یکی از راه‌های آزمودن و شناخت محیط درون هسته زمین و سیارات فراخورشیدی، بازسازی محیطی است که در آنجا وجود دارد و آزمایش چگونگی رفتار مواد تحت آن شرایط است.

 

 دانشمندان در چشمه سنکروترون اروپا، ESRF، روش جدیدی را برای تحقیق در مورد تغییرات آهن، هنگام قرار گرفتن تحت دما و فشار بالا در اعماق زمین، ارائه داده‌اند. آهن 80 درصد هسته زمین را تشکیل می‌دهد. در این آزمایش گذارهای فازی آهن برای اولین بار در یک چشمه سنکروترون مشاهده شده است. این کار با یک پالس پرتو ایکس از طریق اتصال یک لیزر قابل حمل به یکی از خطوط باریکه ارتقاءداده شده ESRF انجام گرفت. معمولاً، لیزرهای بسیار بزرگتر و پر انرژی‌تر یا آزمایشات چندگانه برای بدست آوردن اطلاعات با کیفیتی از این نوع نیاز است که این آزمایش‌ها را بسیار پرهزینه و دست نیافتنی‌تر می‌سازد. دانش بدست آمده به نظریه پردازان در مدل سازی نواحی دسترس ناپذیر در مرکز زمین کمک خواهد کرد.

تیم بین‌المللی از دانشمندان با استفاده از یک لیزر پرقدرت، یک نمونه آهن را تا 9000 درجه سلسیوس گرما دادند و با قرار دادن آهن بین دو لایه الماس، فشاری 4 میلیون بار بیشتر از فشار آتمسفر را ایجاد کردند. با انباشت انرژی در هدف در ده میلیاردم ثانیه، پلاسمایی ایجاد می‌شود که به صورت یک موج ضربه‌ای بسط می‌یابد. گذار نمونه آهن از جامد به مایع و گذارهای جامد-جامدی که متحمل آن می‌شود با پرتوهای ایکس سنکروترون مشاهده شدند.

معمولاً چنین آزمایش‌هایی در مقیاس خیلی بزرگتر با استفاده از لیزرهای پر قدرت کیلوژول روی اهدافی ده‌ها بار بزرگتر از این مورد انجام می‌شوند و انرژی مورد نیاز صد بار بزرگتر است. با این حال دانشمندان توانستند اثبات کنند که این آزمایش می‌تواند در مقیاسی بسیار کوچکتر با موفقیت انجام شود. در عین حال می‌توان از پایداری بالای منابع سنکروترون برای تولید داده‌هایی با کیفیت بالا بهره برد. جفت شدگی لیزرهای قابل حمل با خطوط باریکه سنکروترون این روش را برای جامعه بزرگتری از کابران قابل دستیابی خواهد کرد. مزیت این روش در این است که شما می توانید داده‌هایی با کیفیت بالا را با یک تک پالس پرتو ایکس بدست آورید. انجام آزمایش با یک تک پالس به معنای بسیار ارزان‌تر شدن آزمایش نیز است. امید است که در آینده، مراکز لیزر به صورت دائمی در شتابگر‌های سنکروترون راه اندازی شوند تا میدان تحقیق در این زمینه برای کاربران زیادی باز شود.

در پروژه تحقیقاتی دیگری دانشمندان شرایط زمین در مرز بین هسته و پوسته یعنی 2900 کیلومتر زیر سطح، را بازسازی کرده‌اند. آنها برای اولین بار با استفاده از باریکه درخشان پرتوهای ایکس، نمونه‌هایی ذره‌ای از سنگ‌ها را در دما و فشار بسیار بالا مورد کاوش قرار دادند تا نشان دهند که سنگ مذاب تحت این شرایط شناور است و به سمت سطح زمین حرکت می‌کند.