I jordens djup, där tryck och temperaturer är extrema, utsätts järn för enorma påfrestningar. Forskare har länge undrat hur järn beter sig under dessa förhållanden, eftersom det är en nyckelkomponent i jordens inre och spelar en avgörande roll i många geologiska processer.

För att få insikter om järns beteende under extrem stress har forskare från University of California, Berkeley, återskapat de förhållanden som finns djupt inne i jorden i en laboratoriemiljö med hjälp av en diamantstädcell. Denna enhet möjliggör applicering av enorma tryck, som simulerar de som hittats tusentals kilometer under ytan.

Teamet utsatte prover av järn för tryck på upp till 2,5 miljoner gånger atmosfärstrycket, vilket är ungefär trycket i jordens mitt. Under dessa extrema förhållanden observerade de att järn genomgår en rad strukturella omvandlingar.

Vid lägre tryck är järnatomerna ordnade i en kroppscentrerad kubisk struktur, vilket är den vanligaste strukturen för järn. Men när trycket ökar övergår järnatomerna gradvis till en hexagonal tätpackad struktur. Denna förändring i struktur beror på den ökade packningseffektiviteten hos atomerna under högt tryck.

Forskarna fann också att järnproverna blir starkare under högt tryck. Detta är ett viktigt fynd, eftersom det tyder på att järn kanske kan stå emot de extrema påfrestningar som finns i jordens inre. Den ökade styrkan hos järn under högt tryck kan också påverka beteendet hos andra material i jordens inre, vilket potentiellt kan påverka geologiska processer.

Studien, publicerad i tidskriften Nature Communications, ger nya insikter om järns beteende under extrem stress och hjälper oss att bättre förstå förhållandena och processerna i jordens inre.