|
Во внутреннем ядре Земли скрыто суперионное состояние
|
|
|
|
Ученые обнаружили новое состояние материи, скрытое прямо у нас под ногами, и это может объяснить самые загадочные свойства нашей планеты. Новое исследование показало, что внутреннее ядро Земли не является обычным твердым веществом, а находится в "суперионном состоянии".
|
|
|
|
В этом странном состоянии вещества атомы углерода могут свободно перемещаться, подобно жидкости, через твердую железную решетку.
|
|
|
|
Это позволяет внутреннему ядру Земли вести себя как плотному твердому веществу, оставаясь при этом податливым, как расплавленный металл.
|
|
|
|
По мнению группы китайских исследователей, это соответствует странному поведению внутреннего ядра, которое озадачивало ученых в течение многих лет.
|
|
|
|
Аналогичным образом, поток этих жидкообразных элементов в ядре может играть ключевую роль в поддержании магнитных полей Земли.
|
|
|
|
Соавтор исследования доктор Юцянь Хуан (Yuqian Huang) из Сычуаньского университета говорит: "Атомная диффузия во внутреннем ядре представляет собой ранее не замеченный источник энергии для геодинамики.
|
|
|
|
|
|
|
"В дополнение к теплу и композиционной конвекции, текучее движение легких элементов может помочь привести в действие магнитный двигатель Земли".
|
|
|
|
Сфера из железного сплава весом в 102 квинтиллиона тонн, составляющая внутреннее ядро нашей планеты, является одной из самых экстремальных в Солнечной системе.
|
|
|
|
Ядро, находящееся на глубине более 3000 миль под поверхностью, сжимается давлением более 3,3 миллионов атмосфер и нагревается до температур, близких к температуре поверхности Солнца.
|
|
|
|
Но самые глубокие слои Земли также демонстрируют странное и противоречивое поведение.
|
|
|
|
Несмотря на то, что исследования показали, что ядро твердое, оно ведет себя так, как будто это размягченный металл.
|
|
|
|
Сейсмические волны, проходящие через внутреннее ядро, замедляются, как звук, проходящий через воду, и по пластичности оно ближе к маслу, чем к стали.
|
|
|
|
Ученые потратили годы, пытаясь понять, как эта часть планеты может быть одновременно твердой и пластичной.
|
|
|
|
Одно из возможных решений заключается в том, что она сочетает в себе поведение как твердых, так и жидких веществ в одном состоянии.
|
|
|
|
Соавтор исследования, профессор Юцзюнь Чжан (Youjun Zhang) из Сычуаньского университета, говорит: "В этом состоянии атомы углерода становятся очень подвижными, рассеиваясь по кристаллической структуре железа, как дети, танцующие кадриль, в то время как само железо остается твердым и упорядоченным".
|
|
|
|
Это суперионное состояние значительно снизило бы жесткость внутреннего ядра, оставаясь при этом твердым.
|
|
|
|
В 2022 году компьютерное моделирование показало, что внутреннее ядро может вступить в эту фазу, но требуемые условия настолько экстремальны, что проверить это было исключительно сложно.
|
|
|
|
В своем новом исследовании исследователи подвергли образцы железоуглеродистой смеси воздействию мощных ударных волн, чтобы воссоздать, на что это похоже во внутреннем ядре.
|
|
|
|
Они разгоняли металл со скоростью 15 650 миль в час (25 200 км/ч), создавая давление в 1,38 миллиона атмосфер и температуру около 2300°C (4220°F).
|
|
|
|
Проанализировав ударные волны, вызванные этими ударами, исследователи обнаружили, что железоуглеродистые образцы становились значительно более податливыми по мере приближения к условиям внутреннего ядра.
|
|
|
|
Это говорит о том, что они вступили в суперионную фазу – и металл в ядре, вероятно, тот же самый.
|
|
|
|
Эти находки могут существенно изменить представления геологов о глубинных слоях планеты.
|
|
|
|
Это не только помогло бы объяснить, почему внутреннее ядро создает помехи сейсмическим волнам, но и помогло бы нам понять эволюцию планеты.
|
|
|
|
Исследователи полагают, что движение легких элементов может способствовать переносу тепла по планете и обеспечивать энергией магнитные поля.
|
|
|
|
Профессор Чжан говорит: "Мы переходим от статичной, жесткой модели внутреннего ядра к динамической".
|
|
|
|
И в будущем это также может помочь нам понять магнитные поля и изменения температуры удаленных экзопланет.
|
|
|
|
"Понимание этого скрытого состояния материи приближает нас на один шаг к раскрытию секретов планетарного строения, похожего на земное", – заключает профессор Чжан.
|
|
|
|
Источник
|
