• 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

Новая гипотеза связала тектонику плит с Луной и Солнцем

©NASA / Автор: Regulus Tremerus Земная кора состоит из блоков, тектонических плит, которые находятся в непрерывном медленном движении....

Главной причиной вымирания динозавров назвали извержения вулканов

Иллюстрация извержения сибирских вулканов, ставшего причиной пермско-триасового вымирания / © KaiserScience / Автор: Messiena Lucretius Группа ученых из...

Тетис назвали причиной прошлых похолоданий

Океан Тетис повлиял на глобальное похолодание в прошлом / © Getty images / Автор: Татьяна Соловьёва Тетис —...

Ученые объяснили, как возникают каменные леса

«Лес» из карамельных конусов / ©Лаборатория прикладной математики Нью-Йоркского университета / Автор: Дмитрий Жуков Каменные леса — остроконечные...

В районе Мертвого моря обнаружили минерал, известный ранее только в метеоритах

Общий вид найденной породы / ©www.eurekalert.org / Автор: Дмитрий Жуков Работа опубликована в журнале American Mineralogist. Речь идет...

Ученые объяснили возникновение катастрофических наводнений после лесных пожаров

Пожары 2020 года на фоне Лос-Анджелеса: снимок с высоты Обсерватории Маунт-Вилсон / ©Doc Searls, Flickr / Автор: Татьяна...

Окаменелость из юрского периода рассказала об охоте моллюска на рыбу, в результате которой никто из них не выжил

Изображение показывает поврежденные голову и тело Dorsetichthys bechei с зажатыми вокруг него щупальцами Clarkeiteuthis montefiorei / © Malcolm...

Тяжесть мегаполисов вызывает понижение уровня суши

©Don McCullough / Автор: Иван Беляев Большая часть человечества проживает неподалеку от побережья — в регионах, чувствительных к...

Гренландия поднимается быстрее, чем тонет

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

В Якутии обнаружили самый древний алмаз

Кимберлит с алмазом / © IRocks / Автор: Plinia Abito Алмаз — это минерал, образованный всего одним химическим...

Океанологи обнаружили крупнейшее извержение вулкана в голоцене

Расположение кальдеры Кикай на карте / © ru.wikipedia.org Извержения вулканов имеют решающее значение не только для геологии планеты,...

Геологи нашли пропавшую тектоническую плиту

Трехмерная блок-схема Северной Америки, показывающая томографическое изображение мантии. Метод развертывания плиты, используемый для выравнивания тектонической плиты Фараллон /...

Северный Ледовитый океан начал нагреваться раньше, чем предполагали

Северный Ледовитый океан начал нагреваться раньше, чем предполагали / ©Getty images / Автор: Telestis Scaevinius Все мировые океаны...

Вода океанов могла появиться прямо на Земле

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

Геологи смоделировали течение железной лавы «ферровулканов»

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

Физики выяснили, почему полевой шпат не бывает абсолютно сухим

Физики выяснили, почему полевой шпат не бывает абсолютно сухим / © Giada Franceschi et al. / Автор: Наталья...

Геологи описали появление следующего суперконтинента

©Nicolle Fuller, Science Source / Автор: Сергей Данилов Одна из особенностей тектоники плит на Земле — периодическое появление...

Геологи нашли следы континента Арголэнд

Австралия / © Getty images / Автор: Андрей Чернов Науке известно, что примерно 155 миллионов лет назад от...

Озоновая дыра над Южным полюсом по размерам стала больше Антарктиды

Озоновая дыра над Южным полюсом, 15 сентября 2021 года / © Служба мониторинга атмосферы Copernicus / Автор: Plinia...

Исследование подтвердило, что ураганы станут сильнее

На Дальнем Востоке и в Юго-Восточной Азии тропические циклоны называются тайфунами, а в Северной и Южной Америке —...