В школьных учебниках всегда утверждалось, что внутреннее ядро Земли представляет собой твердую сферу, состоящую из металла. Однако недавно опубликованное в журнале Nature исследование противоречит этому, утверждая, что оно вряд ли является твердым и содержит много более легких элементов.

Внутренняя структура земли, структура ядра, геологические слои на синем фоне. Концепция геологии Земли, магма.

 

Как и многое другое в нашей Солнечной системе, наша планета Земля полна множества загадок, которые нам еще предстоит разгадать. Среди них - ядро Земли, выполняющее множество функций и являющееся предметом многочисленных споров ученых. Однако из-за сверхвысоких температур и давления оно совершенно недоступно исследователям для отбора образцов и изучения.

Ядро Земли и землетрясения

Чтобы понять, что происходит под земной корой, геологи используют данные о землетрясениях. Ранее мы сообщали, что ученые обнаружили горячие плотные структуры вблизи внутреннего ядра, изучив данные о землетрясениях более чем за 30 лет. Теперь группа исследователей из Китая проанализировала аналогичные данные и провела моделирование, пытаясь доказать, что ядро состоит не из твердого железа, а, скорее всего, из более легких элементов, таких как кремний, сера, углерод, кислород и водород.

Несмотря на то, что подобные предположения высказывались и в прошлом, в последнем исследовании учёные более подробно описали состояние материи этих лёгких элементов. По словам исследователей в ядре Земли водород, кислород и углерод совместно с молекулами железа находятся в суперионном состоянии.

Согласно этой модели, эти вещества находятся ни в твердом, ни в жидком состоянии, а где-то посередине, (в так называемом суперионном состоянии), где железо сохраняет плотную гексагональную форму, а легкие элементы циркулируют в виде жидкостей. Исследователи отмечают, что существенное снижение скорости волн при землетрясениях, проходящих через внутреннее ядро, может быть связано именно с этими легкими элементами.

Не все можно объяснить

Однако не все можно объяснить с помощью этой модели. Как отмечает издание ABC News, данная модель не может объяснить сейсмическую анизотропию. Это явление, когда сейсмические волны проходят быстрее через внутреннее ядро, если они идут от магнитных полюсов Земли, но относительно медленнее, когда они идут от экватора к экватору.

Ю Хэ, первый автор исследования, рассказал ABC News, что, скорее всего, это связано с неравномерным распределением этих легких элементов во внутреннем ядре, где они находятся в центре сфероподобного сплюснутого пространства, замедляя прохождение волн. Он добавил, что необходимы дальнейшие исследования для лучшего понимания структуры внутреннего ядра и объяснения такого явления.

Источники:
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04361-x.epdf
 https://www.abc.net.au/news/science/2022-02-10/earth-inner-core-superionic-iron-element-solid-liquid-geophysics/100813000