Исследователи из США и Китая показали, что группы атомов железа во внутреннем ядре Земли способны быстро перемещаться, меняясь местами за доли секунды. При перемещении атомов (коллективного движения) железо, находящееся под самым высоким давлением на планете, сохраняет металлическую структуру.
Невозможно взять пробу внутреннего ядра Земли из-за чрезвычайно высоких температур и давлений. Исследователи воссоздали эффекты в миниатюре в лаборатории, взяв железную пластину и выстрелив в нее быстро движущимся снарядом. Данные о температуре, давлении и скорости, собранные в ходе эксперимента, затем ученые внесли в компьютерную модель атомов во внутреннем ядре.
Считается, что атомы железа во внутреннем ядре расположены в повторяющейся шестиугольной конфигурации. Существующие модели, изображающие динамику решетки во внутреннем ядре, моделируют лишь небольшое количество атомов — обычно менее сотни. Но с помощью алгоритма ИИ исследователи смогли расширить атомную среду, создав «суперячейку» примерно из 30 000 атомов для прогнозирования свойств железа.
Результаты, полученные с помощью лабораторных экспериментов и теоретических моделец, показывают, что атомы во внутреннем ядре движутся гораздо чаще, чем считалось ранее. В этом масштабе суперячейки ученые наблюдали, как группы атомов меняются местами, сохраняя при этом гексагональную структуру.
Исследователи считают, что движение атомов объясняет, почему сейсмические измерения внутреннего ядра показывают, что среда гораздо более мягкая и податливая, чем можно было бы ожидать при таком давлении. Кроме того, понимание движений атомов поможет в будущих исследованиях распределения энергии и тепла во внутреннем ядре, их связи с динамикой внешнего ядра и формированием магнитного поля планеты.
Читать далее
Акулы жили в пруду на поле для гольфа 20 лет, а затем исчезли: ученые рассказали, как это вышло
Ученые объяснили, почему пожилым людям стоит пить кофе
На обложке: моделирование движения атомов. Изображение: Youjun Zhang et al.