科學家擬借助同步輻射加速器模擬地核極端環境

樣本將被加熱到極高溫度，隨后對其進行X射線探測。

目前科學界普遍認同這樣一個觀點，即地球的核心分為固態內核和熔融的外核，外核中的物質對流導致的地磁場的產生。

　　北京時間11月19日消息，據英國廣播公司（BBC）報道，本周四，一項旨在在實驗室內重現地球核心極端環境條件的實驗項目正式啟動。

　　歐洲同步輻射裝置（ESRF）位于法國東南部城市格勒諾貝爾，是世界上首座第三代同步輻射加速器。現在科學家們計劃使用其ID24射線束來用X射線對鐵和其它一些物質施加極端的溫度和壓力條件。通過考察X射線的吸收模式，科學家們將得以了解地核內部或近地核位置的神秘機制。比如，這項研究將有望讓科學家們了解為何地球的磁場有時候會出現突然的倒轉？

　　地球的核心，也就是所謂的地核，位于海平面以下3000公里處，科學家們將永遠不可能抵達那里進行實地考察。就算窮盡我們目前的最尖端技術，我們現在也只能在地球最外層的“表皮”上鉆出一個深度微不足道的小坑。而在地球表面最薄的位置，地殼厚度僅有10公里而已。

　　正是由于這些限制，科學家們不得不寄希望于實驗室能夠盡可能復制和模擬地核或接近地核的極端溫壓條件，以便我們可以回答諸如地磁場究竟是如何產生的，它為何會發生突然改變，以及地震波是如何通過地核的這樣一些問題。

　　利用ID24射線束開展這項實驗的核心在于所謂的“鉆石對頂砧”——這是一種已經被證明是有效的而簡單易行的創造極高壓力環境的方法：將微細樣本置于兩片精心切割的鉆石之間并進行擠壓。被放置于中間的樣品將被不斷施壓，直到承受的壓強達到地表環境下的數百萬倍。隨后，高能激光將透過鉆石晶體照射樣品，將其加熱至超過1萬攝氏度（相比之下太陽的表面溫度也僅有大約6000攝氏度）。隨后科學家們采用X射線來了解處于這種情況下樣本的內部結構和化學變化情況。

　　經過最新升級之后的ID24射線裝置使X射線可以聚焦到一個非常小的點上，焦點直徑小于百萬分之一米。除此之外，整個樣品在受熱和加壓條件下發生的變化過程都可以被精確度較之以往高出數百倍的監視儀器記錄下來。這得益于一種新型高速攝影儀，其每秒鐘可以進行100萬次拍攝。

　　撒庫拉·帕斯卡瑞利（Sakura Pascarelli）是ID24裝置首席科學家，他說：“科學家們也可以在其它國家，主要是日本和美國，使用那里的高能同步輻射加速器進行類似的實驗。但是我們擁有微秒級分辨率和極高精度聚焦裝置，這是其它地方無法比擬的。升級后的ID24射線束裝置和ESRF分開了，甚至在首位用戶抵達之前就有很多人開始向我詢問，希望能分享我們的技術。”

　　ID24是歐洲同步輻射裝置（ESRF）8條射束中最早建成的一條。作為最近一次耗時8年，耗資1.8億歐元的ESRF翻新工程的一部分，ID24也將進行徹底升級。