Tim peneliti dipimpin oleh Agnès Dewaele dari organisasi riset teknologi nasional Perancis CEA, bersama anggota dari Pusat Nasional Perancis untuk Riset Ilmiah CNRS dan European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble ESRF (Prancis).
Inti bumi sebagian besar terdiri dari bidang besi cair pada suhu di atas 4000 derajat dan tekanan lebih dari 1,3 juta atmosfer. Dengan kondisi tersebut, besi sebagai cairan seperti air di lautan. Hal ini hanya di pusat bumi, di mana tekanan dan kenaikan suhu lebih tinggi, bahwa membeku besi cair. Analisis gelombang seismik-dipicu gempa melewati Bumi, mengatakan ketebalan core padat dan cair, dan bahkan bagaimana tekanan di Bumi meningkat dengan kedalaman. Namun gelombang ini tidak memberikan informasi tentang suhu, yang memiliki pengaruh penting pada gerakan materi dalam inti cair dan mantel padat di atas. Memang perbedaan suhu antara mantel dan inti adalah pendorong utama gerakan termal skala besar, yang bersama-sama dengan rotasi bumi, bertindak seperti dinamo menghasilkan medan magnet bumi. Profil temperatur melalui interior bumi juga mendasari model geofisika yang menjelaskan penciptaan dan aktivitas intens gunung berapi hot-spot seperti Kepulauan Hawaii atau La Réunion.
Untuk menghasilkan gambaran yang akurat tentang profil temperatur di dalam pusat bumi, para ilmuwan dapat melihat titik leleh besi pada tekanan yang berbeda di laboratorium, menggunakan sel diamond anvil untuk kompres sampel setitik berukuran tekanan dari beberapa juta atmosfer, dan kuat sinar laser untuk memanaskan mereka untuk 4000 atau bahkan 5000 derajat Celcius. "Dalam prakteknya, banyak tantangan eksperimental harus dipenuhi," jelas Agnes Dewaele dari CEA, "sebagai sampel besi harus terisolasi termal dan juga harus tidak diizinkan untuk kimia bereaksi dengan lingkungannya. Bahkan jika sampel mencapai suhu ekstrim dan tekanan di pusat bumi, itu hanya akan melakukannya untuk hitungan detik. Dalam jangka waktu yang singkat ini adalah sangat sulit untuk menentukan apakah telah mulai meleleh atau masih solid. "
Di sinilah sinar-X ikut bermain. "Kami telah mengembangkan teknik baru di mana berkas intens sinar-X dari sinkrotron dapat menyelidiki sampel dan menyimpulkan apakah itu padat, cair atau sebagian cair dalam sesedikit kedua, menggunakan proses yang dikenal difraksi," kata Mohamed Mezouar dari ESRF, "dan ini cukup pendek untuk menjaga suhu dan tekanan konstan, dan pada saat yang sama menghindari reaksi kimia."
Para ilmuwan ditentukan secara eksperimen titik leleh besi hingga 4800 derajat Celsius dan 2,2 juta atmosfer tekanan, dan kemudian menggunakan metode ekstrapolasi untuk menentukan bahwa 3,3 juta atmosfer, tekanan di perbatasan antara inti cair dan padat, suhu akan 6000 +/- 500 derajat. Nilai ini diekstrapolasi sedikit bisa berubah jika besi mengalami fase transisi diketahui antara diukur dan nilai-nilai ekstrapolasi.
Ketika para ilmuwan dipindai di daerah tekanan dan suhu, mereka mengamati mengapa Reinhard Boehler, maka pada MPI untuk Kimia di Mainz (Jerman), memiliki tahun 1993 nilai diterbitkan sekitar 1000 derajat lebih rendah. Mulai pada 2400 derajat, efek rekristalisasi muncul di permukaan sampel besi, yang menyebabkan perubahan dinamis struktur kristal besi padat itu. Percobaan dua puluh tahun yang lalu menggunakan teknik optik untuk menentukan apakah sampel padat atau cair, dan sangat mungkin bahwa pengamatan rekristalisasi di permukaan ditafsirkan sebagai melting.
"Kami tentu saja sangat puas bahwa percobaan kami divalidasi teori terbaik hari ini pada transfer panas dari inti bumi dan generasi medan magnet bumi. Saya berharap bahwa dalam waktu yang tidak terlalu jauh, kita dapat mereproduksi di laboratorium kami, dan menyelidiki dengan sinar-X sinkrotron, setiap negara bagian materi dalam Bumi, "menyimpulkan Agnès Dewaele.
Cerita di atas didasarkan pada bahan yang disediakan oleh European Synchrotron Radiation Facility. Catatan: Bahan dapat diedit untuk konten dan panjang.
