Ядро Земли может состоять из суперионного вещества, — ученые

AOinformНаука 11.03.2022 в 19:004980

Фото: Astronomy Magazine

Измерение сейсмических волн, проходящих через центр нашей планеты, показало ученым замедление, характерное именно для случая с таким составом ядра.

Причудливый материал, который ведет себя как смесь жидкости и твердого тела, может составлять ядро Земли. Этот материал, который включает железо и другие, более легкие элементы, может находиться в особом "суперионном" состоянии, сообщает Science News.

Такое состояние материи означает, что пока железо остается на месте, как в твердом теле, более легкие элементы текут подобно жидкости.

Исследователи смоделировали группу из 64 атомов железа вместе с различными типами более легких элементов — водородом, углеродом и кислородом — при давлениях и температурах, ожидаемых для ядра Земли.

В обычном твердом теле атомы выстраиваются в упорядоченную сетку, прочно удерживая свои позиции. В "суперионном" материале некоторые атомы располагаются аккуратно, как в твердом теле, тогда как другие представляют собой подобные жидкости свободные элементы, которые проскальзывают сквозь твердую решетку.

Сейсмические волны, вызванные землетрясениями, могут проникать во внутреннее ядро, давая ключи к пониманию того, что находится внутри. Но измерения этих волн озадачили исследователей.

Загадка ядра на грани решения

Скорость одного типа волны, называемой сдвиговой волной, ниже ожидаемой для твердого железа или для многих типов сплавов железа — смесей железа с другими материалами. "Это загадка внутреннего ядра", — говорит геофизик Ю Хэ из Китайской академии наук в Гуйяне.

Однако в феврале 2022 года, исследователи сообщили: "суперионное" состояние вещества замедлило поперечные волны, предполагая, что странная фаза материи может объяснить неожиданную скорость поперечных волн, измеренную во внутреннем ядре.

Каков точный состав ядра Земли?

В исследовании, опубликованном в августе 2021 года, физик-минералог Джон Бродхолт из Университетского колледжа Лондона и его коллеги создали модель ядра. Моделирование атомов железа, кремния и водорода воспроизвело известные характеристики внутреннего ядра. В моделировании материал также был "суперионным": железо и кремний оставались на месте, в то время как водород тек, как жидкость.

Этот результат — лишь одно из возможных объяснений свойств внутреннего ядра. Бродхольт и его коллеги ранее находили другие комбинации элементов, которые могли бы объяснить внутреннее ядро, не переходя в "суперионное" состояние, оставив нерешенным вопрос, что скрывается в самых глубоких недрах Земли.