• Виктор
  • Статьи
  • 1 мин. чтения

Внутреннее ядро Земли может быть суперионным


©Michael Vincent, University of Illinois at Urbana-Champaign / Автор: Сергей Данилов

Многие загадки, связанные с внутренним ядром Земли, могут быть связаны с тем, что оно находится в особой суперионной фазе. Тяжелые железо и никель остаются твердыми, а легкие элементы более или менее свободно движутся по их кристаллической решетке, меняя характер проходящих сквозь них сейсмических волн. Такую картину подтвердили авторы новой работы, опубликованной в журнале Nature.

Еще со школы мы помним, что наша планета состоит из тонкой коры, под которой находится мантия, окружающая ядро. Ядро сложено из железа и никеля и разделяется на жидкое внешнее и твердое внутреннее. Эти знания получены косвенными способами: самые глубокие скважины не достигают и мантии, а тем более ядра. Его строение геологи изучают с помощью лабораторных экспериментов, моделирования и, конечно, сейсмических волн. Проходя сквозь вещество с разными свойствами, они меняют скорость и другие характеристики, позволяя «просвечивать» планету насквозь, словно рентгеном.

Подобные работы показали, что внутреннее ядро Земли не так плотно, как можно было ожидать от железа и никеля при огромной температуре (5400 °C) и давлении (около 350 гигапаскалей). По-видимому, оно содержит немалую примесь более легких элементов. В их числе могут быть кремний, сера, углерод, кислород и водород, но какие именно, в каких количествах и форме присутствуют там, неясно. В любом случае их наличие влияет не только на плотность, но и на температуру плавления, теплопроводность ядра, характер прохождения через него сейсмических колебаний.

Как показывают измерения сейсмографов, движение сквозь внутреннее ядро замедляет распространение поперечных S-волн, которые колеблются в плоскости, перпендикулярной направлению их распространения. Ни чистое железо, ни железо-никель в разных комбинациях так вести себя не должны.

Поэтому в 2021 году Джон Бродхольт (John Brodholt) и его коллеги связали эту особенность с тем, что внутреннее ядро находится в «суперионном» состоянии, подобно воде в форме льда XVIII. В нем ионы кислорода образуют кристаллическую решетку, как в твердой фазе, а ионы водорода подвижно текут между ними, как в жидкости.

Сходно может быть устроено внутреннее ядро: тяжелые ионы железа и никеля находятся в твердой фазе, а частицы легких элементов движутся сравнительно свободно. Такую картину подтвердила новая работа Юя Хэ (Yu He) и его коллег из Китайской академии наук.

Ученые смоделировали поведение структуры из 64 атомов, включая никель, железо и набор легких элементов, при температуре и давлении, которые считаются характерными для внутреннего ядра. И хотя они использовали другую комбинацию легких элементов, нежели Бродхольт с соавторами, удалось вновь получить суперионное состояние вещества, в котором свободное движение легких ионов вызывает замедление S-волн.

Это может объяснить еще одну особенность внутреннего ядра — тот факт, что его влияние на сейсмические колебания меняется со временем. По одному из предположений, это может быть связано с тем, что скорость его вращения отличается от общей скорости вращения планеты. Но если внутреннее ядро действительно находится в суперионном состоянии, то к тем же результатам может приводить просто постоянное течение жидкой фазы в нем.

Существует и другая загадка сейсмических колебаний, проходящих сквозь внутреннее ядро: в направлении от полюса к полюсу они перемещаются быстрее, чем в экваториальной плоскости. По мнению Юя Хэ и его коллег, это, вероятно, связано с неравномерным распределением легких «жидких» элементов. Если они сконцентрированы в основном ближе к самому центру планеты и образуют там уплощенную с полюсов сферу, то могут приводить к анизотропному распространению сейсмических волн. Но как и почему эта жидкость собирается в такую «линзу», неизвестно.


Source: https://oaoo.ru/geolog/vnytrennee-iadro-zemli-mojet-byt-syperionnym.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

В Анголе нашли крупнейший розовый алмаз

Lulo Rose / ©www.dailymail.co.uk / Автор: Владимир Богданов Розовый алмаз получил название Lulo Rose — по аналогии с...

Вода океанов могла появиться прямо на Земле

Молодая Земля, покрытая океаном магмы: взгляд художника / ©Smithsonian / Автор: Lampronia Auxilius Трудно переоценить ту роль, которую...

Современное изменение климата оказалось резче, чем при падении астероидов и комет

/ Автор: Александр Литвинов Американские ученые суммировали данные по соотношению изотопов различных элементов в морских отложениях за последние...

Старые подводные кабели приспособят для регистрации землетрясений

©Bryan Christie Design / Автор: Plinia Abito История подводных коммуникационных кабелей насчитывает уже более полутора веков. Сегодня высокопроизводительные...

Ученые объяснили появление геометрических фигур на поверхности солончаков

Солончак Уюни в горах Боливии / ©Roman Korzh, Flickr / Автор: Ольга Кузьмина Солончаки покрыты коркой высохшей соли,...

Исследование показало, что дождь может двигать горы

Гималаи / © las-angel / Автор: Ирина Мельникова Исследование провела группа ученых из университетов Аризоны, Луизианы и Бристоля...

Гренландия поднимается быстрее, чем тонет

Льды Гренландии / Ⓒ Википедия / Автор: Владимир Богданов Гренландия и Антарктида на протяжении многих миллионов лет сжаты...

Вывести на чистую воду: как напоить Крым, не обидев чиновников

Северо-Крымский канал / ©Getty images / Автор: Caristania Fabricius Перебои в Тавриде, как известно, начались в 2014 году,...

Ученые раскрыли тайну образования континентов

В геологическом смысле континент соответствует крупному блоку коры континентального типа и включает в себя кроме суши также территорию...

Ученые удревнили тектонику плит до времен возникновения жизни на Земле

В Персидском заливе сталкиваются две тектонические плиты: Аравийская (в нижней части снимка) приближается к Евразийской (в верхней части...

Черное море до сих пор «не пережило» ледниковый период, который завершился почти 12 тысяч лет назад

Черное море. Вид из космоса / ©Getty images / Автор: Владимир Богданов Работа опубликована в журнале Earth and...

Появление жизни оказалось не связано с тектоникой плит

©Michael Osadciw, University of Rochester illustration / Автор: Анастасия Кожевникова Наша планета рассеивает тепло своих недр за счет...

Геологи смоделировали течение железной лавы «ферровулканов»

©Piermanuele Sberni, Unsplash / Автор: Ольга Кузьмина Вулканы выбрасывают на поверхность вещество, поднятое из недр. У нас на...

Геологи назвали Гренландию родиной Скандинавии

Геологи назвали Гренландию родиной Скандинавии / © Getty images Дания, Швеция, Норвегия и Финляндия покоятся на части земной...

Ученые определили возможный возраст реки Янцзы

Река Янцзы / ©Getty images / Автор: Plinia Abito Работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Споры о...

Недра Земли остывают намного быстрее, чем считалось

©Yuri Arcurs / Автор: Ольга Кузьмина История нашей планеты — во многом история остывания. Миллиарды лет назад Земля...

Ученые узнали, как образовался антарктический лед

Ученые узнали, как образовался антарктический лед / ©Getty images / Автор: Telestis Scaevinius Во времена раннего кайнозоя Земля...

Плиты древней литосферы складывают «горы» над земным ядром

Сейсмические волны регистрировались сетью датчиков, установленных в Антарктиде / ©Edward Garnero, Mingming Li, Arizona State University / Автор:...

Спутники помогут предсказывать извержения вулканов

Активный вулкан Онтаке в 2014 году / ©Alpsdake, Wikimedia Commons / Автор: Regulus Tremerus Как наступление болезни часто...

Возраст самой древней в мире многоножки оценили в 425 миллионов лет

Окаменелость многоножки Kampecaris obanensis / © Британская геологическая служба / Автор: Godefridus Victorinus Возраст окаменелости многоножки Kampecaris obanensis,...