У надрах знайдено те, що живить магнітне "серце" Землі: відкрито новий стан матерії

Нове дослідження показало, що внутрішнє ядро Землі насправді не є звичайним твердим тілом, а перебуває в "суперіонному стані". У цьому дивному стані матерії атоми вуглецю вільно переміщаються, як рідина, через тверду залізну решітку, пише Daily Mail.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вважається, що це дає змогу внутрішньому ядру планети поводитися як тверде тіло, залишаючись водночас таким же податливим, як розплавлений метал. Група китайських учених вважає, що це відповідає дивній поведінці внутрішнього ядра, яка роками ставила вчених у глухий кут. Аналогічно, потік цих рідиноподібних елементів у ядрі може відігравати ключову роль у підтримці магнітних полів Землі.

За словами співавтора дослідження, доктора Юцянь Хуана із Сичуанського університету, дифузія атомів усередині внутрішнього ядра являє собою раніше випущене з уваги джерело енергії для геодинамо. Крім тепла і конвекції, викликаної зміною складу, рух легких елементів, подібний до руху рідини, може сприяти роботі магнітного двигуна Землі

Внутрішнє ядро Землі являє собою сферу із залізного сплаву масою 102 квінтильйони тонн і є одним із найекстремальніших середовищ у всій Сонячній системі. На глибині близько 5000 кілометрів під нашими ногами ядро стиснуте тиском понад 3,3 мільйона атмосфер і нагріте до температур, близьких до температур поверхні Сонця.

Однак найглибші шари нашої планети також демонструють деякі дивні та суперечливі явища. Наприклад, попри те, що передбачається ніби ядро тверде, в інших відношеннях воно поводиться ніби розм'якшений метал. Попередні дослідження вже показали, що сейсмічні хвилі, які проходять крізь внутрішнє ядро Землі, сповільнюються, подібно до звуку, що поширюється у воді. Дані також вказують, що внутрішнє ядро, по суті, демонструє рівень пластичності, близький до олії, а не сталі.

Знадобилися роки, щоб вчені змогли зрозуміти, як ця частина Землі може бути одночасно такою твердою і податливою. Одне з пояснень полягає в тому, що воно поєднує в собі поведінку як твердих, так і рідких тіл в одному єдиному стані речовини.

За словами іншого співавтора дослідження, професора Юцзюня Чжана із Сичуаньського університету, у цьому дивному стані атоми вуглецю стають дуже рухливими, дифундуючи через кристалічний залізний каркас, тоді як саме залізо залишається твердим і впорядкованим. Цей суперіонний стан значно знизить жорсткість внутрішнього ядра, залишаючись при цьому твердим.

Моделювання 2022 року показало, що внутрішнє ядро планети може перейти в цю фазу, проте необхідні умови настільки екстремальні, що їх майже неможливо перевірити. Під час дослідження вчені піддали зразки залізо-вуглецю впливу потужних ударних хвиль, щоб відтворити умови, що існують у внутрішньому ядрі.

У результаті команда розігнала метал до швидкості 25 200 км/год, створивши тиск у 1,38 мільйона атмосфер і температуру близько 2300°C. Далі вчені проаналізували ударні хвилі, спричинені цими зіткненнями, і виявили, що зразки заліза і вуглецю стали значно пластичнішими в міру наближення до умов, які спостерігаються у внутрішньому ядрі планети.

Усе це вказує на те, що вони перейшли в суперіонну фазу, і метал у ядрі, імовірно, перебуває в тій самій фазі. Автори зазначають, що результати їхньої роботи можуть істотно змінити уявлення геологів про найглибші шари планети. По суті, це не просто може пояснити, чому внутрішнє ядро заважає сейсмічним хвилям, а й допоможе нам зрозуміти еволюцію планети.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що ядро Землі містить загадковий компонент: що виявили вчені.

Раніше Фокус писав про те, що вчені з'ясували, що насправді знаходиться в центрі Землі.