由于探測實驗的復雜性，人類尚不能精確測定地心的成分。而在Yasuhiro Kuwayama等人發表于《物理評論快報》的報導中，介紹了在接近地心的溫度和壓力（116GPa，4077℃）下測定液態鐵性能的新方法，為解決這一問題提供了新的思路。相關結果還被nature review materials報道。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.165701

報道鏈接：https://www.nature.com/articles/s41578-020-0211-3

鐵是地心的主要元素，但并不是唯一元素。自Francis Birch在1952年提出“地心的成分可能比純鐵輕”以來，地心成分的測定就成為地球科學中最重要的議題之一。通過地震數據，可以直接探測地心的密度和縱向聲速。將這些數據與純鐵在相似條件下的數據進行比較，是確定地心組成及性能的關鍵。

不過，要確定在極端溫度和壓力下液態鐵的密度并不容易。首先，需要同時滿足高溫、高壓，并能維持足夠的時間來進行測試。第二，由于現有分析技術手段的高度不確定性，在極端條件下測定無序材料的密度非常非常繁瑣。第三，測試需要非常明亮且高度聚焦的X射線。

“液態鐵發出的信號弱于固態鐵，為了測量液態樣品，過去20年里我們在日本的SPring-8同步加速器光源上開發了非常明亮且高度聚焦的X射線，并針對高壓實驗進行了優化。”Kuwayama稱。研究人員采用了激光加熱的金剛石砧室來進行靜態壓縮實驗，并且引入新方法分析液體中X射線的散射以求得鐵的密度。由此他們得以確定，地球外地核的密度比純鐵小8%左右。

“結果還顯示，外地核的氧濃度低于3.8?wt%”，Kuwayama補充道，“一直以來氧被認為是地心主要的輕質元素，但這次結果表明地心還含有其它雜質元素。”雜質元素的種類和含量決定了地心的物理性能，如粘度、導熱性、導電性，并且能夠為研究地球的起源和發展提供信息。

值得一提的是，這種利用X射線散射信號分析液體密度的新方法可以用于任一材料，為科學研究帶來了新方向。“我們發明的用于液態材料的分析技術，同樣適用于熔融態的巖石，目前我們準備運用該技術對熔融態巖石進行研究，以探索地球深處巖漿的特性。”Kuwayama總結道。