Hinweise auf die Zusammensetzung des inneren Erdkerns durch Hochdruckexperimente an Eisen-Silizium-Kohlenstoff (Fe-Si-C)-Legierungen und Verbindungen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Carmen Sanchez-Valle, Ph.D., seit 9/2022
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432192355

Die Zusammensetzung und Dynamik des inneren Erdkerns bleiben bis heute umstritten. Obwohl allgemein anerkannt ist, dass der innere Erdkern aus einer Fe-Ni-Legierung besteht, deuten die verfügbaren seismologischen Beobachtungen darauf hin, dass er zusätzlich zu etwa 4-7 Gew.-% aus leichten Elemente bestehen sollte. Trotz zahlreicher Studien in den vergangenen Jahrzehnten, bleibt das Verhalten dieser Elemente unbekannt, da keiner der potentiellen Kandidaten für leichte Elemente mit den verfügbaren geophysikalischen und geochemischen Beobachtungen übereinstimmt. Das Ziel dieses Projekts ist es, die Stabilität sowie die elastischen und plastischen Eigenschaften von Fe-Si-C-Legierungen und Verbindungen unter Druck- und Temperaturbedingungen des tiefen Erdinneren experimentell zu bestimmen. Diese Bedingungen werden mit Hilfe einer resistiv- und laserbeheizten Diamant-Ambosszelle simuliert und an die modernsten Techniken der Synchrotronanlagen der dritten Generation gekoppelt. Folgende Fragen werden wir damit beantworten können: (1) Welche Phasen im eisenreichen Teil des ternären Fe-Si-C-Diagramms sind unter den Druck- und Temperaturbedingungen des Erdkerns stabil?, (2) Wie ist die Zusammensetzung der Fe-Si-C-Phase, die erforderlich ist, um das beobachtete Dichtedefizit im Erdkern zu erreichen?, (3) Was sind die führenden Deformationsmechanismen in diesen Phasen und können diese Mechanismen die beobachtete Anisotropie des inneren Kerns erklären? Mit den Antworten dieser Fragen wird es möglich sein, ein Modell zu verfeinern, das die Zusammensetzung des inneren Erdkerns beschreiben kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Leonid Dubrovinsky; Professor Dr. Stephan Klemme, Ph.D.; Professor Dr. Sébastien Merkel; Professor Dr.-Ing. Gerhard Wilde
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Ilya Kupenko, bis 9/2022