Вчені розгадали аномалію внутрішніх шарів ядра Землі

Міжнародна група вчених під керівництвом Університету Мюнстера представила результати дослідження, що може розкрити давню загадку будови внутрішнього ядра Землі. Стаття, опублікована у журналі Nature Com­mu­ni­ca­tions, пояснює, як поєднання заліза з кремнієм і вуглецем впливає на поведінку сейсмічних хвиль, що проходять через надра планети.

Анізотропія сплаву hcp–Fe–2Si–0,4 C в умовах ядра. Джерело: Nature Com­mu­ni­ca­tions (2025). DOI: 10.1038/s41467-025–67067‑y

Науковці зазначають, що внутрішнє ядро, на відміну від рідкого зовнішнього, є твердим і складається переважно з заліза з домішками легших елементів. Саме ці домішки можуть пояснити різницю у швидкості сейсмічних хвиль — приблизно на 3–4% швидше вздовж осі обертання, ніж упоперек. «Було висунуто багато гіпотез щодо походження цих анізотропій, але жодна не узгоджувалася з усіма даними», — пояснила професорка Кармен Санчес-Вальє з Інституту мінералогії Університету Мюнстера.

Команда провела серію експериментів із залізо-кремнієво-вуглецевими сплавами, використовуючи алмазне долото для створення тиску й температур, аналогічних умовам у ядрі Землі. Дослідження проводилися на установці PETRA III у німецькому центрі DESY в Гамбурзі, де сплави зазнавали тиску в мільйон разів вищого за атмосферний і температур до 5500°C. Використовуючи рентгенівську дифракцію, вчені виявили ефект орієнтації кристалічної решітки (LPO), який пояснює напрямну поведінку хвиль у ядрі.

Огляд експериментальної установки в DESY в Гамбурзі показує вакуумну камеру, в якій розміщена високотемпературна алмазна клітка: помаранчевий колір клітки обумовлений світлом, яке вона випромінює при високих температурах. Джерело: Кармен Санчес-Валле

Результати свідчать, що внутрішнє ядро може мати «багатошарову, схожу на цибулину» структуру, де різні шари відрізняються вмістом кремнію та вуглецю. Саме ця неоднорідність, за словами провідного автора дослідження Ефіма Колеснікова, впливає на швидкість і напрям сейсмічних хвиль. Це відкриття дає новий підхід до розуміння складу ядра, а також його ролі у формуванні магнітного поля Землі.

Отримані результати «узгоджуються з відмінностями швидкостей, які спостерігаються у сейсмічних профілях Землі». Нові дані можуть стати основою для перегляду сучасних моделей геодинаміки планети, даючи змогу точніше пояснити, як її найглибші шари впливають на поверхневі процеси та довгострокову еволюцію магнітного поля.