Ядро Землі може знаходитись в суперіонному стані - вчені

Вчені з Китайської академії наук заявили про те, що внутрішнє ядро Землі може перебувати в суперіонному стані. За словами дослідників, важкі елементи глибоких надр нашої планети утворюють кристалічні ґрати, а легкі вільно течуть між ними, повідомляє Naked science.

Багато загадок, пов'язаних із внутрішнім ядром Землі, можна пояснити тим, що воно знаходиться в суперіонному стані. Важкі залізо і нікель залишаються твердими, а легкі елементи рухаються кристалами їх ґрат.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Геологи заявили про появу найбільшого підводного вулкана

Попередні роботи показали, що ядро Землі не настільки щільне, як можна було б очікувати від заліза та нікелю при величезних температурі та тиску. Ймовірно, воно містить домішок легших елементів, наприклад, кремнію, сірки, вуглецю, кисню та водню. Але які саме елементи та в яких кількостях присутні у ньому, поки що неясно.

Як показують вимірювання сейсмографів, рух крізь внутрішнє ядро уповільнює поширення поперечних S-хвиль, які коливаються в площині, перпендикулярній до напряму їхнього поширення. Ні чисте залізо, ні залізо-нікель у різних комбінаціях так поводитися не повинні.

У 2021 році Джон Бродхольт і його колеги пов'язали цю особливість з тим, що ядро знаходиться в суперіонному стані, подібно до води у формі льоду XVIII. У ньому іони кисню утворюють кристалічну решітку, як у твердій фазі, а іони водню рухомо течуть між ними, як у рідині.

Ймовірно, що важкі іони заліза та нікелю у внутрішньому ядрі знаходяться у вільній фазі, а частинки легких елементів рухаються порівняно вільно. Цю ідею підтвердили у новій роботі й китайські вчені.

У ході дослідження вчені змоделювали поведінку структури з 64 атомів, включаючи нікель, залізо та легкі елементи, при температурі та тиску, характерних для внутрішнього ядра. Дослідники використовували іншу комбінацію, ніж Бродхольт, але все одно отримали суперіонний стан речовини, в якому вільний рух легких іонів сповільнює S-хвиль.

Це може пояснити ще одну особливість ядра – те, що його вплив на сейсмічні коливання змінюється з часом. За однією з версій, це може бути пов'язане з тим, що його обертання відрізняється від загальної швидкості обертання планети. Якщо ж ядро знаходиться в суперіонному стані, це можна пояснити постійним пухом рідини в ньому.

Ще одна загадка сейсмічних коливань полягає в тому, що у напрямку від полюса до полюса вони переміщуються швидше, ніж у екваторіальній площині. Китайські вчені вважають, що це може бути пов'язане з нерівномірним розподілом легких рідких елементів.

Підписуйтесь на наш Telegram-канал з новинами технологій та культури.

Раніше вчені з Австралійського національного університету спробували пояснити існування «зон наднизької швидкості» поширення сейсмічних хвиль у мантії Землі. На їхню думку, вони пов'язані з залишками речовини молодої планети та появою Місяця.