Внутреннее ядро Земли может быть «слоеным», как луковица — ученые
Сейсмические волны, проходящие через внутреннее ядро Земли, давно указывают на его необычные свойства: изменения формы и направления вращения, а также сложную внутреннюю структуру. Новое исследование немецких ученых предлагает объяснение этим аномалиям — внутреннее ядро планеты может состоять из нескольких химически различающихся слоев. Результаты работы опубликованы в Nature Communications.
Команда исследователей под руководством минеролога Кармен Санчес-Валле из Университет Мюнстера (Германия) сосредоточилась на проблеме сейсмической анизотропии — различиях в скорости распространения сейсмических волн в зависимости от направления их движения внутри ядра. Ученые предположили, что ключевую роль в этом могут играть примеси легких элементов, прежде всего кремния и углерода, входящих в состав железного ядра.
Чтобы проверить гипотезу, исследователи изучили поведение сплавов железа с кремнием и углеродом при экстремальных давлениях и температурах до 820 °C. В экспериментах использовалась рентгеновская дифракция, позволяющая выявить так называемую преимущественную ориентацию кристаллической решетки — свойство, показывающее, как кристаллы выстраиваются под воздействием деформации и тепла.
Ранее данных о том, как такие сплавы ведут себя в условиях, приближённых к внутреннему ядру Земли, практически не существовало. В ходе экспериментов образцы помещали в микроскопические камеры, сжимали и нагревали, после чего анализировали их свойства. Затем эти параметры экстраполировали на условия, существующие на глубине более 5000 километров под поверхностью планеты.
Результаты показали, что добавление кремния и углерода существенно меняет кристаллическую структуру железа. Эти изменения влияют на скорость прохождения сейсмических волн и хорошо согласуются с аномалиями, наблюдаемыми во внешней части внутреннего ядра.
По мнению авторов, это указывает на химическую стратификацию: центральная часть ядра может быть бедна легкими элементами, тогда как ближе к границе с внешним ядром концентрация кремния и углерода возрастает.
Таким образом, внутреннее ядро Земли, вероятно, имеет многослойное строение, сформировавшееся после его кристаллизации.
