Наука 6 октября 2023

Твердое ядро земли оказалось мягким: выяснилось, почему так происходит

Атомы внутри огромного железного шара во внутреннем ядре Земли могут перемещаться гораздо дальше, чем считалось ранее. Это может объяснить недавние открытия об удивительной мягкости ядра.

Читайте «Хайтек» в

Выяснилось, что внутреннее ядро Земли, которое долгое время считалось неподвижным шаром из твердого металла, может оказаться гораздо менее жестким, чем ожидали ученые. Новое исследование предполагает, что эта удивительная мягкость вызвана гиперактивными атомами, которые перемещаются внутри своей молекулярной структуры чаще, чем считалось.

Исследователи воссоздали сильное давление внутри внутреннего ядра Земли в лаборатории и наблюдали, как атомы железа ведут себя в этих условиях. Затем ученые ввели эти данные в программу компьютерного обучения, чтобы создать симулированное виртуальное ядро, которое они назвали «суперячейкой». Используя ее, исследователи смогли увидеть, как атомы железа движутся внутри своей предположительно жесткой структуры.

Моделирование показывает, как группы атомов железа движутся вокруг «суперячейки». Изображение предоставлено: Юнг-Фу Линь / Школа геологических наук Джексона при Университете Техаса

Результаты показали, что атомы внутри внутреннего ядра могут «перемещаться гораздо больше, чем мы когда-либо могли себе представить», заявил соавтор исследования Юнг-Фу Линь, геофизик из Техасского университета в Остине.

Моделирование суперячейки показывает, что некоторые из этих атомов могут перемещаться группами, занимая другие позиции в решетке без ущерба для ее общей формы — примерно так же, как гости на ужине меняют места за столом, не добавляя и не убирая стулья, объясняют исследователи. Этот тип движения известен как «коллективное».

Исследователь Юнг-Фу Линь держит в руках модель шестиугольной решетки атомов железа внутреннего ядра. Изображение предоставлено: Юнг-Фу Линь / Школа геологических наук Джексона при Университете Техаса

«Такое движение делает внутреннее ядро менее жестким и более слабым по отношению к силам сдвига. Это может объяснить, почему внутреннее ядро «на удивление мягкое», — объясняет ученый.

Исследователи полагают, что новые результаты помогут раскрыть и другие тайны внутреннего ядра, например, то, как оно генерируют магнитное поле Земли.

«Теперь мы знаем о фундаментальном механизме, который поможет нам понять динамические процессы и эволюцию внутреннего ядра Земли», — заключает Линь.

Новое исследование опубликовано в журнале Earth, Atmocultural and Planetary Sciences.