Phát hiện lõi trong Trái Đất ở trạng thái siêu ion

Theo báo cáo nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature ngày 9/2, trạng thái siêu ion, một trạng thái trung gian giữa trạng thái rắn và trạng thái lỏng, được tạo thành từ sắt rắn và các nguyên tố nhẹ giống như chất lỏng trong lõi trong cùng của Trái Đất .

Từ lâu các nhà khoa học đã cho rằng còn có một số nguyên tố nhẹ tồn tại trong lõi trong cùng của Trái Đất, ngoài sắt, do mật độ của lõi này thấp hơn sắt nguyên chất. Theo các nhà khoa học, các nguyên tố nhẹ đó có thể là silicon, hydrogen, carbon và oxygen, tuy nhiên vấn đề trạng thái của chúng trong lõi trong cùng của Trái Đất hiếm khi được nghiên cứu.

Nhóm nghiên cứu từ Viện Địa hóa học thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc và Trung tâm Nghiên cứu cao cấp về Công nghệ và Khoa học áp suất cao ở Bắc Kinh đã tiến hành nghiên cứu nhiều hợp kim gồm sắt và các nguyên tố nhẹ trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao mô phỏng điều kiện lõi trong cùng của Trái Đất.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các nguyên tố nhẹ như hydrogen, oxygen và carbon trong hợp kim với sắt chuyển sang trạng thái siêu ion trong điều kiện lõi trong cùng của Trái Đất, thể hiện qua việc có độ khuếch tán cao giống chất lỏng. Điều này cho thấy lõi trong cùng của Trái Đất có thể ở trong trạng thái siêu ion hơn là trạng thái rắn bình thường.

Trạng thái siêu ion là trạng thái vật chất trung gian đặc biệt vừa có tính chất của chất rắn, vừa có tính chất của chất lỏng. Ví dụ, trong nước siêu ion, các ion oxygen tạo thành mạng tinh thể như trong trạng thái rắn, trong khi các ion hydrogen chuyển động xung quanh giống như trong trạng thái lỏng.