В ядре Земли обнаружили вещество с загадочными свойствами

Как мы знаем, наша планета имеет слоистую структуру. Она состоит из твердой коры, пластичной мантии и жидкого ядра, о чем ученые утверждают на протяжении многих лет. Однако, в недавнем исследовании говорится, что ядро, возможно, заполнено весьма странным веществом, которое находится ни в жидком, ни в твердом состоянии. Компьютерное моделирование показало, что внутреннее ядро, которое обладает не просто колоссальной температурой, но и находится под огромным давлением, способно существовать в “сверхионном состоянии”. То есть в нем происходит вихревая диффузия молекул углерода, кислорода и водорода в гексагональном плотно упакованном железе (можно представить себе как твердую решетку железа). Для понимания напомню, что ядро Земли такое же горячее, как и поверхность Солнца. Однако досконально ученым неизвестно какие процессы там происходят, и из чего вообще оно состоит. Поэтому земное ядро неоднократно становилось предметом спора ученых и вдохновляло писателей-фантастов.

Ядро Земли, возможно, содержит загадочное вещество, которое не существует в земных условиях

Из чего состоит ядро Земли

С середины прошлого века ученые стали успешно изучать сейсмические волны, которые затрагивают ядро. Это позволило делать более точные предположения относительно того, что находится в центре нашей планеты. Тем не менее, даже спустя 70 лет картина все еще не прояснилась.

Прошлогоднее исследование сейсмической волны, прошедшей через недра планеты, показало, что ядро состоит вовсе не из твердого железа. Оно представляет собой “кашеобразное” вещество, а именно сплав атомов железа с более легкими элементами, к примеру, кислородом или углеродом. Но это было только предположение. Из чего конкретно состоит ядро ученые не знали. Единственное, известно, что оно тоже не однородное и имеет мощные конвекционные потоки, которые обеспечивают нашу планету магнитным полем.

Что показало моделирование ядра Земли

Если бы можно было пробурить скважину и взять керн, вопрос был бы закрыт раз и навсегда. Но, к сожалению, это сделать невозможно. Однако в руках ученых теперь имеются мощные компьютеры и системы моделирования. Собрав сейсмические данные, ученые ввели их в передовую программу, которая воссоздает процессы в условиях экстремальной температуры и давления на вещества, такие как железо, водород, углерод и кислород.

Ядро Земли состоит из двух слоев. Температура здесь такая же, как на Солнце

Твердое тело, как известно, содержит повторяющуюся решетку атомов. Но моделирование ядра показало, что атомы преобразовываются в суперионный сплав. Он состоит из своего рода каркаса, образованного атомами железа, вокруг которого движутся другие элементы в результате мощных конвекционных потоков. Об это китайские ученые сообщают в издании Nature. Надо сказать, что сверхионное состояние бывает у воды, однако в Земных условиях встречается крайне редко. Вообще, у воды гораздо больше состояний, чем принято полагать.

“Это совершенно необычно. Затвердевание железа на внутренней границе ядра не меняет подвижности легких элементов, конвекция которых непрерывна” — говорит ведущий автор исследования Ю Хэ, геофизик из Китайской академии наук.

Структура ядра поможет больше узнать о магнитном поле Земли

Следует понимать, что полученные данные являются лишь симуляцией. Это значит, что возможны ошибки в результате неточности введенных данных или ошибки самой программы. Однако, если результаты модуляции подтвердятся, постоянная конвекция мягких суперионных материалов, возможно, даст объяснение, почему структура ядра, как предполагают ученые, меняется с течением времени. А также, не исключено, что ученые смогут больше узнать о том, как образуются конвекционные потоки, ответственные за создание магнитного поля Земли.

Как проверить верность результатов, полученных в результате модуляции? К сожалению, пока такой возможности нет. Как говорят сами ученые, придется ждать, пока появится экспериментальная установка, которая позволит воссоздать условия внутри ядра. Единственное, следует отметить, что сейсмология в последнее время делают успехи. То есть удается получить более точную информацию относительно ключевых параметров. Соответственно, точность моделирования также повышается.

Напоследок напомню, что не так давно ученые сделали еще одно интересное открытие — недра Земли, похоже, остывают быстрее, чем предполагалось ранее. Связано это с тем, что изолирующие слои обладают более высокой теплопроводностью, чем ожидали ученые. Об этом я не так давно рассказывал.