| 지자기장의 안정적 존재 원인 규명 | ||
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 최근, 중국과학원 허페이물질과학연구원 고체물리연구소 특별 초빙 연구원 Alexandre F. Gontcharov가 이끄는 연구팀은 다이아몬드 앤빌 셀(Diamond-Anvil Cell, DAC)과 펄스 레이저 가열 기술을 결합시켜 지구 내부 극한 고온·고압 조건에서 철의 열역학적 거동을 직관적으로 구현함으로써 지자기장의 안정적 존재 원인을 규명하였다. 이는 지자기장 기원 해석과 지구 온도 변화 분석에 중요한 의미를 가진다. 해당 성과는 2016년 6월 2일에 “Nature” 온라인으로 발표되었다. 지자기장은 지구핵의 열운동에 매우 민감하며 지구핵의 운동 에너지가 지자기장의 안정적 존재를 유지한다. 따라서 몇 백만 대기압과 몇 천 섭씨도에 이르는 극한 조건에서 지구핵에서의 열량 전달을 연구하는 것은 필수적이다. 지구 내부의 고온·고압 극한 환경에서 내핵 주성분은 고체상태 철이고 외핵 주성분은 액체상태 철로서 지자기 생성에 물질적 조건을 마련한다. 지구핵에서 액체상태 철의 대류는 끊임없이 자기장을 발생하는 지구 발전기와 같고 이는 지자기장 생성 및 안정적 존재의 원인이다. 지구핵에서 액체상태 철의 열운동 법칙과 에너지 평형은 열전도율에 의해 결정된다. 이론학자들은 기존연구에서 다양한 예측값에 근거한 합리적인 지구진화 모델을 제시하였다. 그러나 실제 상황을 파악하려면 최종적으로 직접적인 실험적 측정을 진행해야 한다. 연구팀은 DAC 고압기술과 레이저 펄스 가열기술을 결합시켜 몇 백만 대기압과 1,600섭씨도 내지 3,000 섭씨도의 극한 조건에서 지구핵 내부의 극한 고온·고압 환경을 성공적으로 시뮬레이션 하였다. 또한 동적 분광학 방법을 사용하여 해당 조건에서 철 샘플의 열전도율 범위[18~44W/mk(watt per metre Kelvin)]를 정확하게 측정하였다. 상기 측정값의 크기는 지구에 중요한 의미가 있다. 한편으로 지구핵 내부 액체상태 철의 끊임없는 대류를 유지시켜 지자기장을 안정적으로 생성함으로써 α선, γ선 등 우주선의 직접적 방사로부터 지구를 보호한다. 다른 한편으로 지구핵의 열복사가 지표면에 지나치게 전달되는 것을 방지함으로써 오랜 진화과정에서 지표면 온도가 점차적으로 생명물질의 출현에 적합한 온도조건을 마련하였다. 연구팀은 지구핵의 고온·고압 극한 조건 시뮬레이션을 진행하기 위해 여러 가지 실험기술을 결합시키고 효과적인 탐사시스템을 구축하는 등 세계 최첨단 탐사수단을 사용하였다. Alexandre F. Gontcharov는 중국과학원 허페이물질과학연구원에 초빙된 이후 고압과학 연구팀 구축에 힘썼고 자체적으로 국제 선진수준의 레이저 가열, 고온·고압 저주파수 라만시스템, 에어충전 시스템 등 고압과학 연구 플랫폼을 구축하였다. 실험을 통해 지자기장의 기원을 정확하게 밝히는 한편 종합실험 시스템플랫폼의 유효성을 검증하였다. 향후 본 기술은 극한 조건에서 기타 지질재료의 거동을 탐구하는데 더 한층 응용될 전망이다. 정보출처 : http://scitech.people.com.cn/n1/2016/0607/c1007-28416722.html |
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