पृथ्वी के आंतरिक कोर जैसी परिस्थितियों में आयरन हाइड्राइड "सुपरआयोनिक" बनता है: प्रयोगशाला प्रयोग

मुख्य रूप से आयरन और थोड़ी मात्रा में हल्के तत्वों से बना पृथ्वी का आंतरिक कोर, अत्यधिक दबाव और गर्मी में "सुपरआयोनिक" अवस्था नामक एक असामान्य पदार्थ अवस्था में जाने का अनुमान है: इसमें आयरन परमाणु अपनी जगह पर स्थिर रहते हैं, जबकि हाइड्रोजन जैसे हल्के तत्व लगभग तरल की तरह जालक से होकर गुजरते हैं। अब तक इस विचार को मुख्य रूप से कंप्यूटर सिमुलेशन का समर्थन मिला था, सीधे प्रयोगों का नहीं।

इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस टोक्यो के शोधकर्ताओं ने आयरन-हाइड्रोजन मिश्रधातु, आयरन हाइड्राइड, के नमूनों को लेज़र से गर्म किए गए डायमंड-एनविल सेल में 50 से 110 गीगापास्कल दबाव और 2,000 केल्विन से अधिक तापमान पर संपीड़ित किया, जो पृथ्वी के आंतरिक कोर की स्थितियों के तुल्य है। डॉक्टरल शोधकर्ता योशिहिरो नागाया और यूसुके ओकाज़ाकी तथा प्रोफेसर केंजी ओटा के नेतृत्व वाली टीम ने समय-विभेदित एक्स-रे विवर्तन का उपयोग कर क्रिस्टल जालक में बदलावों को ट्रैक करते हुए 1,590 केल्विन के पास तापीय विस्तार में एक विशिष्ट असामान्यता पाई — जो सुपरआयोनिक अवस्था में बदलाव का संकेत है, जिसे नेचर जियोसाइंस पत्रिका में प्रकाशित किया गया।

इस बदलाव की सीमा को पृथ्वी के आंतरिक कोर के दबाव तक विस्तारित करने पर पता चला कि अनुमानित बदलाव तापमान, कोर के अनुमानित तापमान से काफी कम है, जो दर्शाता है कि आयरन हाइड्राइड वाकई ग्रह की गहराई में सुपरआयोनिक अवस्था में मौजूद हो सकता है। एक और परीक्षण में, शोधकर्ताओं ने उच्च दबाव और तापमान पर नमूने में लगातार वोल्टेज लगाया, फिर उसे तेज़ी से ठंडा किया, और पाया कि सुपरआयोनिक अवस्था में हाइड्रोजन अत्यधिक गतिशील हो गया था।

फिर भी, शोधकर्ताओं का अनुमान है कि वास्तविक आंतरिक कोर के भीतर हाइड्रोजन की गति बेहद धीमी रहेगी: पृथ्वी के भू-चुंबकीय क्षेत्र से प्रेरित प्रवास 10,000 वर्षों में हाइड्रोजन को केवल लगभग 0.1 माइक्रोमीटर ही हिला पाएगा, यानी आंतरिक कोर की करीब 1,200 किलोमीटर त्रिज्या तय करने में पृथ्वी की उम्र से 100 गुना से अधिक समय लगेगा। इससे संकेत मिलता है कि पृथ्वी के बनने के समय शामिल हुआ हाइड्रोजन भूवैज्ञानिक समयावधि तक वहीं फंसा रह सकता है, जो कोर के बनने और विकसित होने के मॉडल को बेहतर बनाने में मदद कर सकता है।