Доскоро се смяташе, че в състава на желязното вътрешно ядро на Земята най-вероятно не присъства кислород. Но в нов експеримент учени са успели да симулират екстремните условия на тази среда и да получат богата на желязо Fe-O сплав, която може да съществува при температури над 2700 градуса по Целзий и налягане от 300 гигапаскала.
Кислородът, който е от съществено значение за живота на повечето същества, е един от най-разпространените химични елементи на Земята. Досега обаче оставаше загадка дали той присъства във вътрешното ядро на нашата планета, което се състои почти изцяло от желязо. Ако е така, под каква форма съществува кислородът при условия на изключително висока температура и налягане?
Сега учени от Центъра за напреднали изследвания в науката и технологиите в областта на високо налягане (Китай) и Колумбийския университет са показали, че богатите на желязо Fe-O сплави остават стабилни при налягане практически от 300 гигапаскала (приблизително три милиона атмосфери) и температури над 2700 градуса по Целзий. Резултатите от изследването, публикувани в списание The Innovation, доказват, че кислородът може да съществува в твърдото вътрешно ядро на нашата планета.
Вътрешното ядро на Земята остава едно от най-загадъчните места на планетата. Налягането в него може да достига 360 гигапаскала, а температурата – 5400 градуса по Целзий, практически като на повърхността на Слънцето. Тъй като ядрото е далеч извън човешкия обсег, учените могат да правят изводи за неговата плътност и химичен състав само от косвени сеизмични сигнали.
Смята се, че в ядрото може да има леки елементи, но въпросът за техния вид и концентрация остава спорен. Космохимични и геохимични данни свидетелстват, че ядрото трябва да съдържа сяра, силиций, въглерод и водород. Експерименти и изчисления също са потвърдили, че тези елементи се смесват с чисто желязо с образуването на различни сплави.
Но наличието на кислород в ядрото обикновено се изключва. Това се дължи главно на факта, че богати на желязо Fe-O сплави никога не са били откривани на повърхността или в мантийна среда. Въпреки че учените са се опитали да синтезират съединения на железен оксид с богат на желязо състав, такива вещества все още не са откривани.
За да се доближат до температурата и налягането на земното ядро в експеримента, авторите на новата работа поставили желязо и железен оксид върху две диамантени наковални и ги нагрели с високоенергиен лазерен лъч. Оказало се, че химическата реакция между тези вещества протича при налягане над 220-260 гигапаскала и температура 2700 градуса по Целзий.
Теоретичното търсене на кристалната структура на получената богата на желязо Fe-O сплав показало, че тя може да съществува стабилно в условията на земното ядро. В този случай новите Fe-O сплави образуват хексагонална плътно опакована структура, в която кислородните слоеве са разположени между слоевете желязо и стабилизират структурата. Този механизъм създава множество плътно опаковани слоеве. Допълнителните изчисления показали, че богатите на желязо Fe-O сплави са метални, за разлика от конвенционалните железни оксиди при ниски налягания.
ОЩЕ: „Диамантена фабрика“ милиарди години може да съществува в недрата на Земята
