นักวิทยาศาสตร์ได้เกลี้ยกล่อมองค์ประกอบที่ดื้อรั้นที่สุดของจักรวาลเป็นสารประกอบใหม่
เกิดขึ้นภายใต้แรงกดดันที่รุนแรงสารประกอบที่ค้นพบใหม่แพ็คอะตอมฮีเลียมเป็นเหล็กผลึกนักวิจัยรายงาน 25 กุมภาพันธ์ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ- สารประกอบนี้เข้าร่วมรายการวัสดุสั้น ๆ ที่รวมองค์ประกอบที่ไม่ได้ทำตามปกติและแสดงให้เห็นว่าฮีเลียมจากระบบสุริยจักรวาลในช่วงต้นสามารถเก็บไว้ในเหล็กที่ประกอบขึ้นเป็นแกนกลางของโลก
ฮีเลียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีปฏิกิริยาน้อยที่สุดในตารางธาตุ เช่นเดียวกับก๊าซขุนนางอื่น ๆ ฮีเลียมไม่ได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอนได้อย่างง่ายดายและโดยปกติจะไม่ก่อตัวเป็นสารประกอบทางเคมี แต่ภายใต้แรงกดดันสูงมากฮีเลียมสามารถโต้ตอบกับองค์ประกอบอื่น ๆ ได้สองสามอย่างรวมถึงไนโตรเจนและ- และตอนนี้เหล็กการวิจัยแสดงให้เห็น
เพื่อสร้างสารประกอบเหล็กใหม่ Kei Hirose นักฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยโตเกียวและเพื่อนร่วมงานของเขาบีบเหล็กและฮีเลียมเข้าด้วยกันในเซลล์ทั่งเพชรซึ่งเป็นอุปกรณ์แรงดันสูง การบีบอัดที่เกิดขึ้นจากคริสตัลที่มีทั้งเหล็กและฮีเลียม
ปริมาตรของคริสตัลที่เกิดขึ้นมีขนาดใหญ่กว่าคริสตัลของเหล็กบริสุทธิ์ที่ความดันเดียวกันทีมพบ นักวิจัยระบุว่าการเพิ่มขึ้นของฮีเลียมไอออนที่บรรจุลงในแหล่งคั่นระหว่างหน้าช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างอะตอมเหล็กในคริสตัล แต่อะตอมฮีเลียมไม่ผูกมัดกับเหล็กโดยตรง - มันไม่มีปฏิกิริยามากเกินไปแม้ในสภาพที่รุนแรง
“ ฮีเลียมมีความสุขมากอย่างที่เป็นอยู่ ไม่ต้องการแบ่งปันอิเล็กตรอน” Stefano Racioppi นักเคมีของ State University of New York ที่บัฟฟาโลกล่าว แต่มันยังสามารถมีส่วนร่วมใน“ เคมีที่ไม่มีพันธะเคมี” เพื่อสร้างสารประกอบผลึกที่สั่งซื้อเหล่านี้
สารประกอบใหม่สามารถช่วยอธิบายการสังเกตฮีเลียมในการตกแต่งภายในของโลก Hirose กล่าว อะตอมฮีเลียมของโลกส่วนใหญ่มีนิวตรอนสองตัวและก่อให้เกิดการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีเช่นยูเรเนียม แต่บางปล่อยอะตอมฮีเลียมด้วยนิวตรอนเพียงหนึ่งเดียว อะตอมเหล่านี้เกิดขึ้นครั้งแรกหลังจากบิ๊กแบง โลกหยิบฮีเลียม“ ดึกดำบรรพ์” นี้ขึ้นมาเมื่อดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น
การสูญเสียจากแมกมาแสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์มีอ่างเก็บน้ำลึกของฮีเลียมดึกดำบรรพ์และสารประกอบใหม่ชี้ให้เห็นว่าแกนเหล็กที่อุดมด้วยเหล็กของโลกสามารถเก็บฮีเลียมนั้นได้ แต่ทีมจะต้องมีการทดลองเพิ่มเติมเพื่อตรวจสอบว่าฮีเลียมมีแนวโน้มที่จะอาศัยอยู่ในแกนกลางของโลกหรือสูงกว่าในเสื้อคลุม
“ การแบ่งฮีเลียมระหว่างแมกมาละลายซิลิเกตและเหล็กโลหะเป็นกุญแจสำคัญจริงๆ” ฮิโรสกล่าว หากฮีเลียมมีเสถียรภาพในเหล็กมากกว่าในซิลิเกตที่พบในเสื้อคลุมนั่นจะแนะนำว่าฮีเลียมมีแนวโน้มที่จะอาศัยอยู่ในแกนกลาง - และในทางกลับกัน
นักฟิสิกส์การคำนวณ Ronald Cohen เห็นด้วย “ ฉันจะไม่พูดว่ามันเป็นข้อพิสูจน์ว่ามีฮีเลียมในแกนกลางของโลก แต่มันแสดงให้เห็นว่ามันเป็นไปได้” โคเฮนจากสถาบันคาร์เนกี้เพื่อวิทยาศาสตร์ในวอชิงตันดีซีกล่าว
นอกเหนือจากผลกระทบทางธรณีฟิสิกส์แล้วการค้นพบนี้ยังสามารถขยายเคมีก๊าซที่สูงส่งได้ “ ฉันต้องการดูว่านี่เป็นเอกลักษณ์สำหรับเหล็กหรือไม่หรืออาจเกิดขึ้นกับโลหะทรานซิชันอื่น ๆ ได้” Maosheng Miao นักเคมีจาก California State University, Northridge กล่าว เขากล่าวว่าการสร้างสารประกอบโลหะฮีเลียมอื่น ๆ อาจนำไปสู่“ เคมีที่เราไม่เคยนึกถึง”
