Астрономи пояснили природу утворення внутрішнього ядра Землі

Залізне ядро Землі відіграє ключову роль у формуванні планети: воно живить магнітне поле, що захищає атмосферу від сонячної радіації, і впливає на тектонічні процеси. Проте вчені досі не мають точної відповіді на питання, з чого саме складається ядро, яка його температура і коли воно почало тверднути. Нове дослідження британських науковців наблизило розв’язання цієї загадки.

За попередніми оцінками, температура внутрішнього ядра становить близько 5 000 К (4 727°C). Раніше воно було рідким, але поступово охололо й почало кристалізуватися, виділяючи тепло, яке живить конвекційні потоки мантії та забезпечує рух літосферних плит. Саме цей процес також генерує енергію для магнітного поля.

Дані сейсмології свідчать, що ядро приблизно на 10% менш щільне, ніж чисте залізо, і при цьому зовнішнє рідке ядро щільніше за тверде внутрішнє. Це означає, що у складі ядра мають бути й інші елементи, проте їх точна комбінація залишається невідомою. Додавання кремнію чи сірки, які вважаються можливими складниками, лише ускладнює проблему, оскільки потребує нереалістичного рівня «переохолодження» для утворення твердого ядра.

У новій роботі вчені змоделювали, як різні сплави металів кристалізуються при охолодженні. Виявилося, що наявність вуглецю може пояснити процес замерзання ядра. Якщо його вміст складає 2,4% маси ядра, для початку кристалізації достатньо близько 420°C переохолодження, а за 3,8% — лише 266°C. Це значно реалістичніші умови порівняно з чистим залізом.

Результати дослідження вказують, що ядро Землі складається не лише з заліза і нікелю, але також містить вуглець, кисень і, можливо, кремній. Це відкриття є важливим кроком до розуміння складу планетарних ядер і процесів, які визначають еволюцію нашої планети зсередини.