Глибоко під земною корою, за товстою мантією та рідким зовнішнім ядром, лежить 1220-кілометрова куля твердого внутрішнього ядра. Але нове дослідження показало, що внутрішнє ядро зовсім не тверде, а натомість утворює «суперіонний стан» з воднем, киснем і вуглецем, що робить його несхожим ні на рідину, ні на тверде тіло. Ми можемо точно не зможемо просвердлити 6371 км до центру Землі, щоб перевірити, що відбувається, тому вчені використовують природний бур Землі – сейсмічні хвилі від землетрусів – щоб зрозуміти склад нашої планети.
Проте навіть із цими вимірами внутрішнє ядро залишається загадкою. У 1930 роках непрямі дані свідчили про те, що воно може бути твердим, а через кілька десятиліть вважалося, що це кристалічне залізо. Але ця неймовірно гаряча і неймовірно щільна куля в центрі нашої планети досі змушує нас сумніватися у тому, що там відбувається. З цих сейсмічних хвиль ми знаємо, що внутрішнє ядро м’яке, з низькою швидкістю поперечної хвилі, а це означає, що воно не може бути просто твердим залізом або залізним сплавом. Деякі вчені вважають, що може бути друге внутрішнє ядро, тоді як інші вважають, що через легшу щільність, ніж можна було б очікувати від чистого заліза, можуть бути деякі легкі елементи у вигляді сплаву.
Але нове дослідження під керівництвом Ю Хе з Китайської академії наук – яке зараз вивчає потенційну фазу матерії, в якій може існувати ця суміш елементів – приходить до припущення, що «твердий» стан ядра на ділі може бути суперіонним станом. «Ми виявили, що водень, кисень та вуглець у гексагональному щільноупакованому залізі переходять у суперіонний стан в умовах внутрішнього ядра, демонструючи високі коефіцієнти дифузії, подібні до рідини», — пише команда у своїй новій статті. «Це говорить про те, що внутрішнє ядро може перебувати в суперіонному стані, а не у звичайному твердому стані».
Суперіонний стан – це інший стан речовини, поряд з твердим, рідким і газоподібним, але з певними відмінностями. У суперіонній воді, яку нещодавно створили в лабораторії, надзвичайно високі температури та тиски руйнують кожну молекулу води, залишаючи іони кисню у твердому стані, тоді як іони водню плавають більше як рідина. У гарячому внутрішньому ядрі Землі команда використовувала комп’ютерне моделювання того, як сейсмічні хвилі проходитимуть через різні комбінації елементів, і виявила, що сплави заліза з вуглецем, воднем та киснем можуть працювати так само як суперіонна вода. Атоми заліза були «твердими» у структурі кристалічної решітки, тоді як молекули вуглецю, водню та кисню дифундували через середовище, створюючи рідиноподібний елемент.
Ця робота навряд чи стане останнім словом на цю тему. Висновки статті дають хорошу модель цього м’якішого і менш щільного чистого заліза, але не дають відповіді на інше питання про внутрішнє ядро — чому воно здається нерівномірним.
Для цього нам потрібно просто продовжувати копати.
Читайте також:
Leave a Reply