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| La figura de la esquina superior derecha es una modificación de una figura incluida en el artículo de Nature. Imagen cortesía de Wired UK |
El núcleo externo de la Tierra, formado por una capa de aleación líquida de hierro de 2.000 km de espesor, afecta a la habitabilidad de nuestra superficie. Científicos de la Universidad Estatal de Arizona acaban de completar una observación experimental de la formación de cristales ricos en silicio en un líquido de aleación de hierro e hidrógeno a alta presión y temperatura -condiciones similares a las del núcleo exterior de la Tierra-.
Se espera que los cristales de silicio sean más ligeros que el líquido, por lo que ascenderán en el metal de hierro líquido.
Sang-Heon Dan Shim, de la Universidad Estatal de Arizona, declaró: "La cristalización de la aleación rica en silicio se descubrió durante nuestros experimentos en días nevados de invierno en Chicago durante la pandemia. Curiosamente, el comportamiento de la cristalización puede conducir a la aparición de nieve rica en silicio en el núcleo exterior".
Para el experimento, los científicos centraron su observación de laboratorio en la predicción de que los cristales ricos en silicio pueden nevar en el núcleo exterior, pero en lugar de hundirse, se elevarán.
En la ASU, para este experimento se introduce una aleación de hierro y silicio en una mezcla gaseosa de hidrógeno y argón. A continuación, las muestras se introducen en una celda de diamante y yunque y se comprimen a las presiones previstas para el núcleo. Para observar la cristalización en una celda de diamante y yunque utilizando haces de rayos X extremadamente brillantes, la muestra se calienta con rayos láser a las temperaturas esperadas para el núcleo mientras se mantiene a alta presión en la Fuente Avanzada de Fotones, una instalación del Departamento de Energía de EE.UU. en el Laboratorio Nacional Argonne del DOE.
Según Shim, "crear temperaturas suficientemente altas para fundir aleaciones de hierro en hidrógeno a alta presión ha sido muy difícil. La razón es que el hidrógeno puede difundirse en yunques de diamante y romperlos y hacer fracasar los experimentos".
"Nuestro equipo desarrolló un nuevo método en el que el hidrógeno se mezcla con argón en yunques de diamante. El argón no reacciona con la muestra pero suprime la difusión del hidrógeno en los yunques de diamante, lo que nos permite alcanzar las condiciones extremas en laboratorio."
En la transición entre el núcleo metálico y el manto rocoso, donde desde hace décadas se descubren numerosas y enigmáticas estructuras a escala fina en estudios de imágenes sísmicas, este fenómeno puede crear cúmulos de nieve ricos en silicio.
Suyu Fu, de la Universidad Estatal de Arizona, afirmó: "Si el silicio y el hidrógeno son los dos principales elementos ligeros en el núcleo más externo con las abundancias apropiadas, puede producirse tal acumulación de nieve rica en silicio".
En la transición entre el núcleo metálico y el manto rocoso, donde desde hace décadas se descubren numerosas y enigmáticas estructuras a pequeña escala en estudios de imágenes sísmicas, este fenómeno puede crear cúmulos de nieve rica en silicio.
Estas nieves de cristales ricos en silicio que se elevan pueden aparecer como una estructura a escala fina con velocidades sísmicas extremadamente bajas en el manto más bajo si el flujo convectivo del manto puede atrapar algunas de ellas. De ser así, esto podría explicar las zonas de velocidad ultrabaja observadas en la zona durante décadas en estudios sísmicos.
Fu afirmó: "Nuestro estudio también predice que la nieve rica en silicio comienza en la región más externa del núcleo y puede desarrollarse a mayores profundidades con un mayor enfriamiento secular de la Tierra."
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