Specifická forma skupenství hmoty

Tzv. superionizovaný stav je skupenství podobné hmotě, plynu či kapalině, ale s některými rozdíly. Výsledky výzkumu publikovali v časopise Nature badatelé z ústavu geochemie Čínské akademie věd. „V laboratoři máme k dispozici více jak 200 chemických vzorků. Kombinace vodíku, uhlíku a kyslíku v hexagonálním těsném pouzdru ze železa se v hlubinných podmínkách transformuje do superiontového stavu.“

„Vnitřní jádro je tedy právě v superiontovém, nikoli normálním pevném stavu, jak se dříve soudilo,“ uvádí výstup výzkumu. Tým došel k výsledku na základě počítačových simulaci. Skrze ně zkoumali, jaké kombinace prvků mohou šířit určitý tvar seismické vlny. Právě z podoby těchto vibrací mohli rekonstruovat, jaké procesy probíhají uvnitř planety. Zapojením kvantové mechaniky pak dovedli vysvětlit, jak reagují atomy a další částice.

Prostředí obrovského tlaku a teploty

Výsledná simulace kopírovala i podmínky intenzivního tlaku a teploty, které odpovídají zemskému jádru. Atomy železa jsou tudíž „pevné“, molekuly kyslíku, uhlíku a vodíku ale tvoří prvek podobný spíše kapalině. Přítomné slitiny se tak nachází právě v superiontovém stavu. Tuhnutí železa vytváří obal, který nemění pohyblivost lehkých prvků. Ty tak mohou uvnitř jádra kontinuálně proudit, což zcela mění naše chápání procesů zemského jádra.

Mezi tyto projevy patří sopečná činnost, magnetické pole Země a samozřejmě také zemětřesení. Samotný výzkum navazuje na dřívější studie, podle kterých není jádro planety složené pouze ze železa. Ukazuje se tak, že o nitru planety, a tudíž i o zmíněných procesech, na které má nevyhnutelně vliv, stále víme poměrně dost málo. Některé teorie pracují také s myšlenkou, že se právě vnitřek jádra otáčí stejně rychle jako zbytek planety.

Kterému ze zmíněných zemských projevů jste byli nejblíže?

Zdroj: ScienceDirect

Článek Zemské jádro skrývá ještě mnoho překvapení. Vzácný „superionický“ stav zaskočil nejednoho vědce se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Konstanta znalostí a učebnic

V některých ohledech pro nás zůstává jádro planety stejně záhadné, jako bylo za dob Julese Verna, když roku 1864 napsal svou Cestu do středu Země. Vědci sice už někdy od roku 1950 věděli, že Země není uprostřed dutá – jak Verne předpovídal – stejně ale chyběl podrobný výzkum. Nezměrné teplo a tlak jsou pro nás zkrátka příliš, abychom se na toto místo mohli bezpečně vydat. Takže dokud se Zemi něco ošklivého nestane, přímý průzkum nehrozí.

Seismologové i ostatní badatelé tak zatím spoléhají na seismické vlny, které vydává zemětřesení. Skrze tato data o vibracích dovedou zrekonstruovat povahu procesů, které se uvnitř planety odehrávají. Je to stejný princip, jako CT sken člověka. Nová studie začala kvůli tomu, že neseděla čísla z těchto výstupů. Tvar a chování vln neodpovídalo během jejich cest planetou tomu, co badatelé očekávali. Místo průchodu pevným kovem došlo k rozdělení.

Správný vzorec, odlišné výsledky

Tato čísla byla překvapivá. Algoritmy zpracovávající chování vln byly správné, což mohlo znamenat jen jedinou věc, tedy aplikaci postupu na špatnou strukturu. Proto přehodnotili základní premisu, že jádro Země je pevná hmota. Jakmile k této změně došlo a jádro mohlo být kaše i tekutina, předpokládané i skutečné chování projevů planety odpovídalo. Pevný povrch se nachází hned vedle kašovité hmoty, což odhaluje další detaily.

Tento výzkum by mohl vést k revoluci v našem porozumění magnetickému poli planety. Zatímco vnější tekuté jádro toto pole pohání, vnitřní jádro ho pomáhá ovládat a modifikovat. Planety jako Mars mají tekutá centra, jenže postrádají jak vnitřní jádro, tak i magnetické pole. Proto bádání tohoto typu dovolí vědcům pochopit obecný vztah mezi povahou planetárního nitra a aktivitou jejího magnetického pole.

Zažili jste někdy zemské otřesy?

Zdroj: LiveScience

Článek Objeven skrytý svět: Zemské jádro není jen pustou hroudou kovu, ale skrývá mnohé možnosti se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Zní to jako science fiction

Startovním bodem tohoto výzkumu bylo použití tzv. koloidů. Jde o směsi velkých částic, které jsou rozptýleny v další substanci. Příkladem koloidů jsou běžné gely a emulze. V těchto směsích se odehrává mnoho jevů, které se projevují rovněž během formování klasického skla. Proto poskytují jedinečnou možnost ke studiu proměn tohoto materiálu. Tým vědců se rozhodl pro trochu jiný přístup, než bylo dříve zvykem.

Místo použití kulových částic v koloidech vytvořili speciální částice vejčitého tvaru. Pak prováděli různé změny jejich koncentrace v nosných substancích a při tom objevili formu tekutého skla. Eliptický tvar totiž dodává nově použitým částicím orientaci, kterou ty čistě kulaté postrádají. To způsobuje zcela nové a komplexní chování substance, jelikož při určité hustotě zůstává orientace částic neměnná, posuvný pohyb však dále pokračuje.

Lokální struktury s podobným chováním

Částice tak vytváří shluky, které jsou jako celek natočeny stejným nebo obdobným směrem. Konkrétní substance obsahovala dvě navzájem soupeřící fáze formování skla. Jednou byla klasická transformace, kterou lze zvrátit. Ta druhá, nerovnovážná, byla nevratná. Právě tato kombinace dvou forem vytvořila nejspíš naprosto jedinečné vlastnosti sledovaného materiálu. Experiment vytvořil médium, po jehož vlastnostech a možnostech pátrali vědci už nějaký čas.

Porozumění chování skla totiž rozhodně není jen o materiálu, ze kterého máte doma nebo v práci vyrobené okno. Mnoho dalších substancí se chová velmi podobně, včetně plastů nebo kovů. Stejně tak mají podobné vlastnosti organické materiály jako proteiny nebo i buňky. Teoretická studia tekutého skla trvají už přes 20 let, tento experiment tak bude mít dlouhodobý dopad na naše celkové porozumění chování materiálů.

Zdroj: IFL Science

Článek Vědci po více jak dvaceti letech objevili tekuté sklo. Kombinací dvou forem materiálů vytvořili naprosto jedinečné vlastnosti se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.