Китайські вчені спростували чинні уявлення про будову ядра Землі

Нові дослідження ставлять під сумнів традиційне уявлення про внутрішнє ядро Землі як абсолютно тверде. Вчені з університету Сичуаня (Китай) дійшли висновку, що воно може перебувати у незвичному «маслянистому» стані — твердому, але водночас м’якому. Це пояснює аномалії сейсмічних хвиль, які фіксують геофізики вже десятиліттями.

Робота, опублікована в журналі Nation­al Sci­ence Review, показала: під тиском близько 140 гігапаскалів і температурою понад 2300 °C залізо-карбоновий сплав не розплавляється, але стає значно м’якшим. Це відбувається через рух атомів вуглецю всередині кристалічної решітки заліза, що знижує швидкість поширення хвиль і підвищує показники деформації — саме такі значення давно спостерігаються у сейсмології.

Вчені використали метод ударної компресії, запускаючи проєктилі з високою швидкістю, щоб відтворити умови глибинного ядра. У результаті вони зафіксували явище «суперіонного стану» — коли легкі атоми рухаються всередині твердої структури важчих елементів. Це пояснює, чому хвилі, що виникають під час землетрусів, сповільнюються на 23% при проходженні крізь центр планети.

Схематичне зображення ядра Землі з виділенням запропонованого супіонного внутрішнього ядра. Джерело: Nation­al Sci­ence Review

Моделювання також показало, що рух атомів може мати певну орієнтацію між шарами заліза. Це допомагає пояснити анізотропію сейсмічних хвиль — різну швидкість їхнього поширення залежно від напрямку. Таким чином, навіть невелике вирівнювання кристалів під час формування ядра могло створити відмінності у швидкості хвиль.

Окрім пояснення сейсмічних даних, відкриття має значення для розуміння походження магнітного поля Землі. Рух легких атомів у внутрішньому ядрі може сприяти конвекційним процесам у зовнішньому рідкому шарі, підживлюючи геодинамо — механізм, що генерує магнітне поле. Хоча масштаб цього впливу ще належить оцінити, дослідження додає новий фактор у картину еволюції та стійкості планетарного магнітного щита.