跳到主要内容gydF4y2Ba

感谢您访问nature.com。您使用的是对CSS支持有限的浏览器版本。为了获得最好的体验，我们建议您使用最新的浏览器(或关闭Internet Explorer的兼容性模式)。同时，为了确保持续的支持，我们将在没有样式和JavaScript的情况下显示站点。gydF4y2Ba

行星核条件下固体铁热导率的直接测量gydF4y2Ba

自然gydF4y2Ba体积gydF4y2Ba534gydF4y2Ba，gydF4y2Ba页面gydF4y2Ba99 - 101 (gydF4y2Ba2016gydF4y2Ba）gydF4y2Ba引用本文gydF4y2Ba

主题gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

在极端压力和温度下，通过矿物和熔体传导热量对行星的演化和动力学至关重要。在冷却的地核中，铁合金的热导率决定了绝热通量，从而决定了通过发电机作用来支持地球磁场产生的热能和成分能gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba．试图描述地核的热传输一直是有问题的，有高热导率的预测gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba7gydF4y2Ba与传统的地球物理模型和岩石记录中原始磁场的直接证据不一致gydF4y2Ba8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba．为了解决这一差异，需要测量核心热传输。在这里，我们介绍了固体铁在与水星大小到地球大小的行星核心相关的压力和温度条件下的热导率的直接测量，使用动态激光加热金刚石砧单元gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba12gydF4y2Ba．我们的测量结果表明，地核的热导率接近之前估计的低端，为18-44瓦/米/开尔文。结果与古地磁测量结果一致gydF4y2Ba10gydF4y2Ba这表明地球的地球发电机从地球历史的开始就一直存在，并且允许固体内核与发电机一样古老。gydF4y2Ba

这是订阅内容的预览，gydF4y2Ba通过你所在的机构访问gydF4y2Ba

相关的文章gydF4y2Ba

引用本文的开放获取文章。gydF4y2Ba

访问选项gydF4y2Ba

买条gydF4y2Ba

在ReadCube上获得时间限制或全文访问。gydF4y2Ba

32.00美元gydF4y2Ba

买gydF4y2Ba

所有价格均为净价格。gydF4y2Ba

图1:高初始温度和高初始压力下闪速加热时Fe箔的温度。gydF4y2Ba
图2:Fe在高压高温下的导热系数。gydF4y2Ba
图3:Fe的导热系数随温度的变化。gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

  1. 地核的热和磁演化。gydF4y2Ba理论物理。地球的星球。国际米兰。gydF4y2Ba140gydF4y2Ba， 127-143 (2003)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  2. 斯泰西，F. D.和洛珀，D. E.对高压下铁合金导电性的修正估计和对核心能量平衡的影响。gydF4y2Ba理论物理。地球的星球。国际米兰。gydF4y2Ba161gydF4y2Ba， 13-18 (2007)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  3. Nimmo, F. ingydF4y2Ba地球物理学专著gydF4y2Ba第二版(舒伯特编著)gydF4y2Ba27-55gydF4y2Ba， 201-219 (Elsevier, 2015)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  4. 沙，X. &科恩，R.铁在压力下电阻率的第一性原理研究。gydF4y2Ba期刊。提供者。事gydF4y2Ba23gydF4y2Ba， 075401 (2011)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  5. Gomi, H.等。铁的高导电性和地核的热演化。gydF4y2Ba理论物理。地球的星球。国际米兰。gydF4y2Ba224gydF4y2Ba， 88-103 (2013)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  6. 波佐，M，戴维斯，C，古宾斯，D. &阿尔夫，D.铁在地核条件下的热导率和电导率。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba485gydF4y2Ba， 355-358 (2012)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  7. de Koker, N.， Steinle-Neumann, G. & Vlcek, V.液态铁合金在高P和高T时的电阻率和热导率，以及地核的热流。gydF4y2Ba国家科学院学报美国gydF4y2Ba109gydF4y2Ba， 4070-4073 (2012)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  8. 新的核心悖论。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba342gydF4y2Ba， 431-432 (2013)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  9. Nimmo, F. ingydF4y2Ba地球物理学专著gydF4y2Ba(舒伯特编)gydF4y2Ba31 - 65gydF4y2Ba， 217-241 (Elsevier, 2007)gydF4y2Ba

    谷歌学者gydF4y2Ba

  10. Tarduno, J. A. Cottrell, R. D. Davis, W. J.， Nimmo, F. & Bono, R. K.用锆石晶体记录的冥古宙到古太古代地球发电机。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba349gydF4y2Ba， 521-524 (2015)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  11. McWilliams, r.s.， Konôpková， Z. & Goncharov, a.f.在高压和高温下测量热导率的闪速加热方法:应用于Pt。gydF4y2Ba理论物理。地球的星球。国际米兰。gydF4y2Ba247gydF4y2Ba， 17-26 (2015)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  12. McWilliams, r.s.， Dalton, D. A.， Konôpková， Z.， Mahmood, M. F. & Goncharov, A. F.在行星和恒星内部条件下惰性气体的不透明度和电导率测量。gydF4y2Ba国家科学院学报美国gydF4y2Ba112gydF4y2Ba， 7925-7930 (2015)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba公共医学中心gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  13. 史黛西，F. D. &安德森，O. L.铁芯条件下铁-镍-硅合金的电和热导率。gydF4y2Ba理论物理。地球的星球。国际米兰。gydF4y2Ba124gydF4y2Ba， 153-162 (2001)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  14. 希格，C. T.， Cottrell, E.，费，Y. W.， Hummer, D. R. & Prakapenka, V. B.铁和铁硅合金在高压下的电和热输运性能。gydF4y2Ba地球物理学。卷。gydF4y2Ba40gydF4y2Ba， 5377-5381 (2013)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  15. 毕勇，谭海华，景飞。冲击压缩下铁的电导率。gydF4y2Ba期刊。提供者。事gydF4y2Ba14gydF4y2Ba， 10849 (2002)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  16. 基勒，R. N. & Royce, E. B. ingydF4y2Ba高能量密度物理学“，gydF4y2Ba48卷gydF4y2Ba(卡迪罗拉，P. & Knoepfel, H.)106-125(学术出版社，1971)gydF4y2Ba

    谷歌学者gydF4y2Ba

  17. Franz, R. & Wiedemann, G. Ueber die Wärme-Leitungsfähigkeit der Metalle。gydF4y2Ba安。理论物理。gydF4y2Ba165gydF4y2Ba， 497-531 (1853)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  18. Anzellini, S.， Dewaele, A.， Mezouar, M.， Loubeyre, P. & Morard, G.基于快速x射线衍射的地球内核边界铁的熔化。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba340gydF4y2Ba， 464-466 (2013)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  19. 从高静压下铁的熔点测量得出的地核温度。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba363gydF4y2Ba， 534-536 (1993)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  20. Komabayashi, T.， Fei, Y.，孟，Y. & Prakapenka, V.内加热金刚石砧室中铁γ-ε转变边界的原位x射线衍射测量。gydF4y2Ba地球的星球。科学。列托人。gydF4y2Ba282gydF4y2Ba， 252-257 (2009)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  21. 邓丽丽，费勇，夏哈尔，李志刚。铁的高温高压电阻率及其对行星岩心的意义。gydF4y2Ba地球物理学。卷。gydF4y2Ba40gydF4y2Ba， 33-37 (2013)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  22. 杰克逊，J. M.等。用原子动力学监测压缩铁的熔化。gydF4y2Ba地球的星球。科学。列托人。gydF4y2Ba362gydF4y2Ba， 143-150 (2013)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  23. Rivoldini, A.， Van Hoolst, T. & Verhoeven, O.水星的内部结构及其核心硫含量。gydF4y2Ba伊卡洛斯gydF4y2Ba201gydF4y2Ba， 12-30 (2009)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  24. 何志勇，鲍威尔，R. W. & Liley, p.e.元素的热导率。gydF4y2Ba期刊。化学。参考数据。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba， 279-422 (1972)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  25. Hauck, s.a.， Dombard, a.j.， Phillips, r.j. & Solomon, s.c.水星内部和构造演化。gydF4y2Ba地球的星球。科学。列托人。gydF4y2Ba222gydF4y2Ba， 713-728 (2004)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  26. Konôpková， Z.， Lazor, P.， Goncharov, A. F. & Struzhkin, V. V. hcp铁在高压和高温下的热导率。gydF4y2Ba高的媒体。Res。gydF4y2Ba31gydF4y2Ba， 228-236 (2011)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  27. Dubrovinsky, L. S.， Saxena, S. K.， Tutti, F.， Rekhi, S. & LeBehan, T.铁在多兆巴压力下热膨胀和相变的原位x射线研究。gydF4y2Ba理论物理。启。gydF4y2Ba84gydF4y2Ba， 1720-1723 (2000)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  28. 塞科，R. A. & Schloessin, H. H.固体和液体铁在压力高达7 GPa时的电阻率。gydF4y2Baj .地球物理学。固体地球gydF4y2Ba94gydF4y2Ba， 5887-5894 (1989)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  29. 尼莫，F. &史蒂文森，D. J.早期板块构造对火星热演化和磁场的影响。gydF4y2Baj .地球物理学。研究行星gydF4y2Ba105gydF4y2Ba， 11969-11979 (2000)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  30. 蒙托亚，J. A. & Goncharov . A. F.激光加热金刚石顶砧单元中随时间变化热通量的有限元计算。gydF4y2Baj:。理论物理。gydF4y2Ba111gydF4y2Ba， 112617 (2012)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  31. 碱性卤化物的折射率。1.常联合态密度模型。gydF4y2Ba理论物理。启BgydF4y2Ba55gydF4y2Ba， 6856-6864 (1997)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  32. Grimsditch, M.， Letoullec, R.， Polian, A. & Gauthier, M.金刚石砧单元折射率测定:氩的结果。gydF4y2Baj:。理论物理。gydF4y2Ba60gydF4y2Ba， 3479-3481 (1986)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  33. 陈，B.等。氩气在高压下的弹性、强度和折射率。gydF4y2Ba理论物理。启BgydF4y2Ba81gydF4y2Ba， 144110 (2010)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  34. Dewaele, A.等人。2 Mbar以上铁的准静压态方程。gydF4y2Ba理论物理。启。gydF4y2Ba97gydF4y2Ba， 215504 (2006)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  35. 索末费尔德，《费米兴金属统计电子理论》。gydF4y2Baz。gydF4y2Ba47gydF4y2Ba， 1-32 (1928)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba数学gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  36. 帕克，W. J.，詹金斯，R. J.，艾伯特，G. L. &巴特勒，C. P.闪光法确定热扩散率，热容和热导率。gydF4y2Baj:。理论物理。gydF4y2Ba32gydF4y2Ba， 1679 (1961)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  37. Tateno, S.， Hirose, K.， Ohishi, Y. & Tatsumi, Y.地球内核中铁的结构。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba330gydF4y2Ba， 359-361 (2010)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  38. 沈，G.， Prakapenka, V. B.， Rivers, M. L. & Sutton, S. R.液态铁在压力高达58 GPa时的结构。gydF4y2Ba理论物理。启。gydF4y2Ba92gydF4y2Ba， 185701 (2004)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  39. Goncharov, A. F.等人。脉冲激光加热金刚石砧室中的x射线衍射。gydF4y2Ba启科学。Instrum。gydF4y2Ba81gydF4y2Ba， 113902 (2010)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  40. 罗斯，R. G.，安德森，P.，桑德奎斯特，B. &巴克斯卓，G.固体和液体在压力下的热导率。gydF4y2Ba众议员掠夺。理论物理。gydF4y2Ba47gydF4y2Ba， 1347 (1984)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  41. 金属在高压下的热传导。gydF4y2Ba固态公社。gydF4y2Ba19gydF4y2Ba， 389-390 (1976)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  42. hcp铁在极端压缩时的温度。gydF4y2Ba固态公社。gydF4y2Ba149gydF4y2Ba， 2207-2209 (2009)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  43. Dubrovinsky, L. S.， Saxena, S. K.， Dubrovinskaia, N. A.， Rekhi, S. & Le Bihan, T.从原位x射线研究ε-铁高达300 GPa的Gruneisen参数。gydF4y2Ba点。矿物。gydF4y2Ba85gydF4y2Ba， 386-389 (2000)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  44. 液态过渡金属的电阻率。gydF4y2Ba期刊。科尔。gydF4y2Ba41gydF4y2Ba， c8-503-c8-506 (1980)gydF4y2Ba

    谷歌学者gydF4y2Ba

  45. French, M. & Mattsson, T. R.钼热电输运性质的ab-initio模拟。gydF4y2Ba理论物理。启BgydF4y2Ba90gydF4y2Ba， 165113 (2014)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  46. Kittel C。gydF4y2Ba固体物理概论“，gydF4y2Ba第8版(约翰·威利父子出版社，2005)gydF4y2Ba

  47. 帕内罗，W. R. & Jeanloz .激光加热金刚石砧室的温度梯度。gydF4y2Baj .地球物理学。固体地球gydF4y2Ba106gydF4y2Ba， 6493-6498 (2001)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  48. 基弗，B. &达菲，T. S.激光加热金刚石砧单元的有限元模拟。gydF4y2Baj:。理论物理。gydF4y2Ba97gydF4y2Ba， 114902 (2005)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  49. Goncharov, A. F.等人。氩气在高压高温下的热导率。gydF4y2Baj:。理论物理。gydF4y2Ba111gydF4y2Ba， 112609 (2012)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  50. 贝克，P.等。用瞬态加热技术测量高压下的热扩散系数。gydF4y2Ba达成。理论物理。列托人。gydF4y2Ba91gydF4y2Ba， 181914 (2007)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  51. 山崎，D.等。ε-铁的P-V-T状态方程高达80 GPa和1900 K使用卡哇伊型高压装置配备烧结金刚石砧。gydF4y2Ba地球物理学。卷。gydF4y2Ba39gydF4y2Ba， l20308 (2012)gydF4y2Ba

    广告gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  52. Hirose, K. Labrosse, S. & Hernlund, J.核心的组成和状态。gydF4y2Ba为基础。地球行星。科学。gydF4y2Ba41gydF4y2Ba， 657-691 (2013)gydF4y2Ba

    文章gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba中科院gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

下载参考gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

我们感谢H.马夸特的实验协助。这项工作得到了美国国家科学基金会(资助号DMR-1039807, EAR-1015239, EAR-1520648和EAR/IF-1128867)，陆军研究办公室(资助号56122-CH-H)，华盛顿卡内基研究所，中国国家自然科学基金会(资助号21473211)，中国科学院(资助号YZ201524)，爱丁堡大学和英国文化委员会研究员链接计划的支持。这项研究的一部分是在亥姆霍兹协会(HGF)成员DESY的Petra III光源上进行的。gydF4y2Ba

作者信息gydF4y2Ba

作者指出gydF4y2Ba

  1. Zuzana KonopkovagydF4y2Ba

    现地址:†现地址:欧洲XFEL GmbH, Notkestrasse 85, DE-22607汉堡，德国。gydF4y2Ba

作者及隶属关系gydF4y2Ba

  1. DESY光子科学，汉堡Notkestrasse 85, DE-22607，德国gydF4y2Ba

    Zuzana KonopkovagydF4y2Ba

  2. 爱丁堡大学物理与天文学院和极端条件科学中心，彼得格思里泰特路，爱丁堡，EH9 3FD，英国gydF4y2Ba

    R. Stewart McWilliams & Natalia Gómez-PérezgydF4y2Ba

  3. 洛斯安第斯大学地球科学系，Bogotá，哥伦比亚gydF4y2Ba

    纳塔莉亚Gomez-PerezgydF4y2Ba

  4. 中国科学院固体物理研究所材料物理重点实验室，安徽合肥市蜀山湖路350号，230031gydF4y2Ba

    亚历山大·f·冈恰洛夫gydF4y2Ba

  5. 华盛顿卡内基研究所地球物理实验室，5251 Broad Branch Road, NW, DC 20015，美国华盛顿gydF4y2Ba

    亚历山大·f·冈恰洛夫gydF4y2Ba

作者gydF4y2Ba
  1. Zuzana KonopkovagydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  2. R.斯图尔特·麦克威廉姆斯gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  3. 纳塔莉亚Gomez-PerezgydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

  4. 亚历山大·f·冈恰洛夫gydF4y2Ba
    查看作者出版物gydF4y2Ba

    您也可以在gydF4y2BaPubMedgydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

Z.K, R.S.M.和A.F.G.设计并进行了实验。rsm减少了原始数据。Z.K.和N.G.P.进行了有限元建模。g.p.进行了误差分析和地球物理计算。所有的作者都写了手稿。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2BaZuzana KonopkovagydF4y2Ba，gydF4y2BaR.斯图尔特·麦克威廉姆斯gydF4y2Ba，gydF4y2Ba纳塔莉亚Gomez-PerezgydF4y2Ba或gydF4y2Ba亚历山大·f·冈恰洛夫gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

道德声明gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者声明没有相互竞争的经济利益。gydF4y2Ba

扩展的数据图形和表格gydF4y2Ba

图1 Fe的高温输运特性。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba，电导率图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba作为65 GPa时ε Fe温度的函数，模型拟合(与式(7))。gydF4y2BabgydF4y2Ba，导热系数在112 GPa时的温度依赖性。模型拟合(与式(2)，实线)和20%的不确定性包络以蓝色表示;不含线性项(与式(10))的模型拟合为蓝色虚线。目前的数据是实心圆和来自先前电阻率测量的数据gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba15gydF4y2Ba是开放的符号(看到了吗gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)．红色带是假定电阻率饱和的最小热导率gydF4y2Ba5gydF4y2Ba．gydF4y2BacgydF4y2Ba，多种压力下的电阻率，15gpa时的多相(蓝色)gydF4y2Ba21gydF4y2Ba，以及65 GPa的ε相(红色)gydF4y2Ba5gydF4y2Ba平均绩点112(这项研究，黑色)。gydF4y2Ba

扩展数据图2不同导热系数的测量值与模型的比较gydF4y2Ba

脉冲和箔片对面的数据为圆点;脉冲侧温度漂移较大。绿色、品红、青色曲线为不同采样值的模拟gydF4y2BakgydF4y2Ba，所有其他参数保持不变。数据集为112 GPa (gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)及130 GPa (gydF4y2BabgydF4y2Ba)分别用3 μs和10 μs扫描窗测量。gydF4y2Ba

扩展数据图3以112 GPa为例，有限元模型结果对输入参数敏感性的测试。gydF4y2Ba

这个实验显示了一个大振幅的温度调制，强调了参数变化的影响。的最佳拟合值gydF4y2BakgydF4y2Ba= 30w mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba的参数获取gydF4y2Ba扩展数据表1gydF4y2Ba，是由这些模型拟合得到的，除非另有说明。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba， Ar压力介质热容量的影响。介质不确定性gydF4y2BaCgydF4y2BaPgydF4y2Ba没有影响gydF4y2BakgydF4y2Ba样本的。gydF4y2BabgydF4y2Ba、样品热容的影响。温度分布为两个值gydF4y2BaCgydF4y2BaPgydF4y2BaFe (500 J kggydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba700 J kggydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba的不确定性对结果的影响很小gydF4y2BaCgydF4y2BaPgydF4y2Ba菲。gydF4y2BacgydF4y2Ba，金刚石砧的热导率值从1500 W m的变化gydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba至2000w mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba要求样品的热导率从30 W m增加gydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba至31w mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba．gydF4y2BadgydF4y2Ba，使用a的效果gydF4y2BaTgydF4y2Ba端依赖gydF4y2BakgydF4y2Ba媒介的。ref。gydF4y2Ba49gydF4y2Ba，一个依赖项gydF4y2BakgydF4y2Ba（gydF4y2BaTgydF4y2Ba) =gydF4y2BakgydF4y2Ba300gydF4y2Ba(300 /gydF4y2BaTgydF4y2Ba）gydF4y2Ba米gydF4y2Ba使用，其中gydF4y2BakgydF4y2Ba300gydF4y2Ba为300k的电导率，gydF4y2BaTgydF4y2Ba单位是开尔文，然后gydF4y2Ba米gydF4y2Ba是指数(阶为1);gydF4y2BakgydF4y2Ba300gydF4y2Ba(300w mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba)是根据先前较低压力下的结果推断出来的gydF4y2Ba49gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba米gydF4y2Ba(0.7)拟合现有数据。样本没有变化gydF4y2BakgydF4y2Ba是用这个还是其他的gydF4y2BakgydF4y2Ba（gydF4y2BaTgydF4y2Ba)我们为媒体测试的模型。gydF4y2BaegydF4y2Ba，激光束半径±13%的变化对温度影响不明显。gydF4y2BafgydF4y2Ba样品稀释剂降低23%(从2.6 μm降低到2.0 μm)需要更低的样品gydF4y2BakgydF4y2Ba22 W mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba．gydF4y2BaggydF4y2Ba如果样品厚度增加15%(从2.6 μm增加到3.0 μm)，则需要增加样品gydF4y2BakgydF4y2Ba37w mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba．gydF4y2BahgydF4y2Ba绝缘层厚度由1.6 μm减小到1.0 μm，减小了38%。样本gydF4y2BakgydF4y2Ba必须增加到39w mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，两侧绝缘层由1.6 μm增加到2.0 μm，增加了25%。样本gydF4y2BakgydF4y2Ba必须降低到27 W mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba．gydF4y2BajgydF4y2Ba，包括的影响gydF4y2BaTgydF4y2Ba样本的相关性gydF4y2BakgydF4y2Ba在模型。用我们在112 GPa(方程(2))的全局拟合计算出的温度分布显示为一条洋红色线;这种依赖在其不确定性范围内缩放(减少了0.83倍)以改善拟合，显示为一条青色线。得到的样本gydF4y2BakgydF4y2Ba在24 W m之间变化gydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba和35w mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba在gydF4y2BaTgydF4y2Ba实验范围;假设样本不变的估计gydF4y2BakgydF4y2Ba是这些值的平均值。gydF4y2Ba

扩展数据图4相同样品配置在48 GPa时Fe和Pt的数据比较gydF4y2Ba

数据清楚地表明，与铂相比，热在铁箔上的传播速度较慢。gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)，以半升时间表示gydF4y2BaτgydF4y2Ba．这一观测结果直接表明了热扩散率gydF4y2BaκgydF4y2Ba= (gydF4y2BakgydF4y2Ba/gydF4y2BaρCgydF4y2BaPgydF4y2Ba)的铁元素比铂元素少得多gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2BaκgydF4y2Ba∝gydF4y2Ba1 /gydF4y2BaτgydF4y2Ba．同样地，在相反的地面到达时，扰动的振幅越小，则越小gydF4y2BakgydF4y2Ba铁含量比铂含量高。gydF4y2Ba

扩展数据图5在130gpa条件下手动优化和自动优化实验结果对比gydF4y2Ba

人工方法作为我们的主要拟合方法，是基于手工调整模型参数的精度在~5 W mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba,给gydF4y2BakgydF4y2Ba= 45w mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba而且gydF4y2BakgydF4y2Ba基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba= 60 W mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba作为最合适的人选。自动结果是基于Levenberg-Marquardt最小二乘最小化模型参数的最佳拟合，得到gydF4y2BakgydF4y2Ba= 38.6 W mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba而且gydF4y2BakgydF4y2Ba基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba= 50.4 W mgydF4y2Ba−1gydF4y2BaKgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba．自动优化得到了较好的最小二乘拟合(gydF4y2BaχgydF4y2Ba2gydF4y2Ba提高23%);然而，区别在于gydF4y2BakgydF4y2Ba没有统计学意义。gydF4y2Ba

扩展数据图6中所示130-GPa数据集的厚度不确定性和导热系数影响中误差耦合的蒙特卡罗分析gydF4y2Ba扩展数据图5。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba，直方图显示随机采样的厚度(上、下介质和箔)，呈高斯概率分布，标准差为30%。gydF4y2BabgydF4y2Ba， 64个样品Ar和Fe的热导率。灰度是指耦合器厚度的值，表示高值之间的相关性gydF4y2BakgydF4y2Ba和较厚的耦合器。拟合结果如所示gydF4y2Ba扩展数据图5gydF4y2Ba是蓝色和红色三角形，而从抽样热导率的分布中发现的平均值和一个标准偏差是橙色三角形。gydF4y2BacgydF4y2Ba而且gydF4y2BadgydF4y2Ba直方图是否显示热导率的分布gydF4y2BabgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

扩展数据表1有限元建模输入参数gydF4y2Ba
全尺寸表gydF4y2Ba
扩展数据表2 Grüneisen参数的系数和用于估计导热系数压力变化的等温体模量gydF4y2Ba
全尺寸表gydF4y2Ba

相关的音频gydF4y2Ba

幻灯片gydF4y2Ba

权利和权限gydF4y2Ba

转载及权限gydF4y2Ba

关于本文gydF4y2Ba

通过CrossMark验证货币和真实性gydF4y2Ba

引用本文gydF4y2Ba

Konôpková， Z.， McWilliams, R.， Gómez-Pérez, N。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba行星核条件下固体铁热导率的直接测量。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba534gydF4y2Ba， 99-101(2016)。https://doi.org/10.1038/nature18009gydF4y2Ba

下载引用gydF4y2Ba

  • 收到了gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

  • 接受gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

  • 发表gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

  • 发行日期gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

  • DOIgydF4y2Ba：gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1038/nature18009gydF4y2Ba

这篇文章被引用gydF4y2Ba

评论gydF4y2Ba

通过提交评论，您同意遵守我们的gydF4y2Ba条款gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba社区指导原则gydF4y2Ba．如果您发现一些滥用或不符合我们的条款或指导方针，请标记为不适当。gydF4y2Ba

搜索gydF4y2Ba

高级搜索gydF4y2Ba

快速链接gydF4y2Ba

自然简报gydF4y2Ba

报名参加gydF4y2Ba自然简报gydF4y2Ba时事通讯-什么重要的科学，免费到您的收件箱每天。gydF4y2Ba

获取当天最重要的科学故事，免费在您的收件箱。gydF4y2Ba 注册《自然简报》gydF4y2Ba
Baidu
map