Uma colaboração de pesquisadores internacionais sondou o comportamento de alta pressão do ferro, encontrado no núcleo de planetas como Terra. Sendo o lemento mais pesado que se produz por fusão nuclear. O ferro também pode ser encontrado em meteoritos.
Um físico do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) junto com colaboradores descobriram as transições de fase de subnanosegundos no ferro chocado a laser.
A pesquisa aparece na revista Science Advances com mais detalhes.
O ferro é o elemento mais estável e mais pesado produzido pela sua nucleossíntese nas estrelas, o que o torna o elemento abundante no universo e nos interiores da nossa Terra e de outros planetas bem rochosos.
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| Estrutura da Terra com manto, crosta e núcleo. (Foto: Universidade de chicago) |
A pesquisa poderá ajudar os cientistas a entender melhor a física, a química e as propriedades magnéticas da Terra e de outros planetas, medindo as difrações de raios-X de alta resolução com resolução de tempo.
Em condições ambientais, o ferro metálico é estável como uma forma cúbica centrada no corpo, mas à medida que as pressões sobem acima de 13 gigapascais (130.000 vezes a pressão atmosférica na Terra), o ferro se transforma em uma estrutura hexagonal e não uma magnética compactada.
Ainda hoje, existem debates sobre a localização dos limites da fase do ferro e como a cinética dessa transição de fase.
A equipe fez uso de uma combinação com bomba a laser óptica e uma sonda a laser de elétron livre de raios-X (XFEL) para observar a evolução estrutural atômica do ferro comprimido por choque em uma resolução de tempo sem precedentes, cerca de 50 picossegundos sob alta pressão.
Os membros da equipe descobriram o surgimento de novas fases após 650 picossegundos com densidades semelhantes ou até menores que a da fase ambiente. Na década ds 50, uma transição de fase foi detectada pela primeira vez no ferro em um choque.
Eles observaram também a evolução temporal de três ondas pela transição das fases elástica, plástica e deformacional para a fase de alta pressão, seguida pelas fases de pós-compressão devido às ondas de rarefação em intervalos de 50 picossegundos entre 0 e 2,5 nanossegundos após irradiação com o laser óptico.
Muitas outras experiências podem levar a uma melhor compreensão de como os planetas rochosos foram formados ou se eles têm um oceano de magma dentro de seu interior.