Моделирование строения Земли показывает, что планета представляет собой огромный слоеный пирог из различных материалов. Поверхность представляет собой каменистую кору, которая находится над горячей мантией. Под ней расположено внешнее ядро, чрезвычайно горячее кольцо из расплавленного железа, которое окружает твердое металлическое внутреннее ядро.
В последние годы исследователи нашли подтверждения тому, что ядро постоянно обменивается материей с мантией через так называемый «D-слой» в мантии. Это двухсоткилометровый слой пород, который непосредственно соприкасается с ядром планеты.
В новом исследовании ученые добавили еще одно доказательство того, что процесс обмена действительно имеет место. В лабораторных условиях они воспроизвели условия аномалии, при которой в мантии оказывается нехарактерные для нее породы, встречающиеся только ядре.
Для этого ученые создали специальную установку, которая воспроизводит условия на границе мантии и ядра Земли, поместили в нее цилиндры из железа, никеля и ряда других элементов, после чего сжали их до сверхвысоких давлений.
Опыт показал, что элементы ведут себя неодинаково — в частности, железо поднимается из ядра к мантии. Это процесс, в частности, объясняет, почему в лаве некоторых подводных гавайских вулканов так много тяжелого железа.
«Если наши расчеты верны, то материя ядра постоянно просачивалась в верхние слои литосферы на протяжении многих миллиардов лет. Подобное открытие объясняет, почему в породах мантии значительно больше тяжелого железа, чем в астероидах-хондритах, которые состоят из первичной материи Солнечной системы»
Чарльз Лешер, ведущий автор исследования
Ранее ученые выдвинули гипотезу, согласно которой в ядре Земли может выпадать снег из железных хлопьев.