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Ciencia y Geofísica

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EXPLORANDO LAS PROFUNDIDADES DE LA TIERRA: AVANCES EN EXPERIMENTOS DE ALTA PRESIÓN Y ALTA TEMPERATURA

La Tierra, nuestro hogar, es un planeta fascinante con una estructura interna compleja que ha intrigado a científicos, geólogos y geofísicos durante décadas. Para comprender mejor las condiciones extremas que se encuentran en las profundidades de la Tierra, los científicos han desarrollado técnicas avanzadas de experimentación de alta presión y alta temperatura. En este artículo, exploraremos los avances recientes en estos experimentos y cómo están ayudando a revelar los secretos mejor guardados de nuestro planeta.

Técnicas de Experimentación: Celda de Diamante con Yunque Calentada por Láser (DAC)

Una de las técnicas más utilizadas para generar condiciones de alta presión y alta temperatura es la celda de diamante con yunque calentada por láser, conocida como DAC por sus siglas en inglés. Esta técnica permite aplicar presiones extremadamente altas a una muestra mientras se calienta mediante un láser.

Desarrollo y Mejoras en las Técnicas de DAC Calentadas por Láser

A lo largo de los años, las capacidades de las técnicas de DAC calentadas por láser han experimentado avances significativos. Inicialmente, los experimentos se limitaban a presiones superiores a 300 GPa a temperatura ambiente. Sin embargo, gracias a los avances tecnológicos, ahora es posible alcanzar temperaturas más altas y presiones más elevadas, abriendo nuevas oportunidades para la investigación geofísica.

Estudios Anteriores y Avances en la Fusión del Hierro

Los estudios anteriores en este campo han proporcionado información crucial sobre la fusión del hierro a altas presiones y temperaturas. Por ejemplo, Boehler (1993) determinó la curva de fusión del hierro hasta 200 GPa y 3,800 K basándose en la observación visual del movimiento convectivo dentro de una muestra fundida. Además, Dubrovinsky et al. (2000) reportaron una transición de fase en el hierro a 300 GPa y 1,370 K utilizando medidas de difracción de rayos X (XRD).

Avances Recientes en Experimentos del Núcleo de la Tierra

Uno de los logros más significativos en esta área fue alcanzar condiciones de P-T de ultraalta precisión que coinciden con las del núcleo terrestre utilizando técnicas estáticas. Tateno et al. (2010) utilizaron vidrios de SiO2 para el aislamiento térmico en estos experimentos y reportaron medidas de XRD hasta 377 GPa y 5,700 K. Además, Tateno et al. (2012b) lograron llevar a cabo experimentos de DAC calentados por láser hasta 412 GPa y 5,900 K.

Resultados de los Experimentos y Estructuras Cristalinas

Los estudios con difracción de rayos X (XRD) han revelado estructuras cristalinas estables de diferentes compuestos en condiciones similares a las del núcleo interno de la Tierra. Estos estudios han identificado estructuras cristalinas estables de Fe, Fe-10% en peso de Ni, y FeO.

Análisis Químico de las Muestras

Además de los estudios de XRD, se llevan a cabo análisis químicos de muestras recuperadas de estos experimentos. Estos análisis proporcionan información valiosa sobre la fusión, la disociación y la partición de elementos en condiciones de alta presión. Aunque estos análisis presentan desafíos debido al tamaño pequeño de las muestras y la necesidad de un aislamiento térmico efectivo, los investigadores han logrado avances significativos en este campo.

Conclusiones y Perspectivas Futuras

Los experimentos de alta presión y alta temperatura son fundamentales para comprender las condiciones extremas en el interior de la Tierra. Los avances recientes en las técnicas de experimentación han permitido a los científicos simular con precisión las condiciones del núcleo terrestre y estudiar las propiedades físicas y químicas de los materiales a estas condiciones extremas.

A medida que continuamos explorando las profundidades de nuestro planeta, es probable que se realicen más avances en esta área, proporcionando nuevas perspectivas sobre la estructura y composición del núcleo terrestre y ayudando a desentrañar los misterios de la dinámica y evolución de nuestro planeta.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

HiroseLabrosseHernlund_AR2013.pdf

 

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