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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Exploring Thermodynamic Properties of Earth’s Core-Forming Materials

Descripción del proyecto

Materiales que forman el núcleo de la Tierra: relaciones de fase y densidades en sistemas hierro-elemento ligero

El núcleo de la Tierra es el responsable de generar el campo magnético terrestre. Las características establecidas durante su formación nos ofrecen información sobre el origen y la evolución de nuestro planeta. El proyecto sobre el núcleo terrestre, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, construirá un modelo termodinámico del núcleo de la Tierra, rico en hierro (Fe), centrándose en sus elementos ligeros y su modulación debida a la presión (P), la temperatura (T) y el entorno químico. El equipo llevará a cabo experimentos en un entorno de alta P-T consistentes en diversos tipos de calentamiento, difracción de rayos X in situ y análisis químicos. Estos servirán de base a los cálculos termodinámicos para obtener propiedades físicas difíciles de determinar directamente de forma experimental. Los resultados del proyecto arrojarán luz sobre el origen y la evolución de la Tierra y otros planetas terrestres provistos de núcleos metálicos.

Objetivo

It is known that the Earth’s core is less dense than pure iron by about 7%, which is due to the presence of a light element(s) such as Si, S, C, O, and H. The goal of this project is to construct a thermodynamic model of the Earth’s central core. A particular focus is on the identification of the light element because the inclusion of these elements in iron liquid depends on the pressure (P), temperature (T), and chemical environment and hence provides us invaluable information about the origin and evolution of the solid Earth. We will examine phase relations and density of phases in Fe-light element systems by conducting high-P-T experiments and employing thermodynamic calculations based on the experimental data.
High-P-T experiments will be conducted in a diamond anvil cell with three different kinds of heating techniques: laser heating, external-resistive heating, and internal-resistive heating. Of the three, the internal-resistive heating system is a special technique that I have developed and employed and I am currently generating 5000 K at 200 GPa with it. Structure of phases will be analysed by in-situ X-ray diffraction. Chemical analysis will also be employed on samples to determine element partitioning between the phases.
I will also employ thermodynamic calculations based on the experimental data to fully understand the thermodynamic properties of the materials and obtain physical properties which are difficult to directly determine by experiment such as sound velocity of liquids.
From the thermodynamic models, I will calculate the physical properties of light element-bearing iron liquids and compare them with seismologically constrained values of the Earth’s core to find out the best matching composition. From these results, I will discuss the physical and chemical environments during the core formation and implicate in the origin and evolution of the Earth. Also the results will be applied to other terrestrial planets which have metallic cores.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

ERC-COG - Consolidator Grant

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2014-CoG

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Institución de acogida

THE UNIVERSITY OF EDINBURGH
Aportación neta de la UEn
€ 1 891 765,00
Dirección
OLD COLLEGE, SOUTH BRIDGE
EH8 9YL Edinburgh
Reino Unido
Región
Scotland Eastern Scotland Edinburgh
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 891 765,00

Beneficiarios (1)