Много от загадките около вътрешното ядро на Земята може да са свързани с това, че то се намира в особена суперйонна фаза. Тежкото желязо и никелът остават твърди, а леките елементи се движат повече или по-малко свободно по тяхната кристална решетка, променяйки характера на преминаващите през тях сеизмични вълни. Такава картина са потвърдили авторите на ново изследване, публикувано в списание Nature.
Още: Айнщайн е бил такъв: Учени описаха нов тип личност, различна от интроверт и екстроверт
Още: Археолози откриха останки от китайски дървени ковчези на повече от 8000 години
Още от училище помним, че нашата планета се състои от тънка кора, под която има мантия, обграждаща ядрото. Ядрото е съставено от желязо и никел и е разделено на течно външно и твърдо вътрешно. Тези знания са получени косвено: най-дълбоките сондажи не достигат до мантията, още по-малко до ядрото. Геолозите изучават структурата му с помощта на лабораторни експерименти, моделиране и, разбира се, сеизмични вълни. Преминавайки през вещество с различни свойства, те променят скоростта си и други характеристики, което им позволява да „светят“ през планетата като рентгенови лъчи.
Недрата на Земята изстиват много по-бързо, отколкото се смяташе
Подобни изследвания показали, че вътрешното ядро на Земята не е толкова плътно, колкото може да се очаква от желязо и никел при огромна температура (5400°C) и налягане (около 350 гигапаскала). Очевидно то съдържа значителен примес от по-леки елементи. Сред тях може да има силиций, сяра, въглерод, кислород и водород, но не е ясно какви именно, в какви количества и форма присъстват там. Във всеки случай тяхното присъствие засяга не само плътността, но и точката на топене, топлопроводимостта на ядрото и характера на преминаване на сеизмичните колебания през него.
Още: Титаните на Студената война по Viasat History (ВИДЕО)
Още: Археолози откриха древна работилница за топене на медна руда в Египет
Както показват измерванията на сеизмографите, движението през вътрешното ядро забавя разпространението на напречните S-вълни, които се колебаят в равнина, перпендикулярна на посоката на тяхното разпространение. Нито чистото желязо, нито желязо-никел в различни комбинации трябва да се държат по този начин.
За още любопитни и полезни статии - очакваме ви във Viber канала ни! Последвайте ни тук!
Още: Необикновени топки от морска трева могат да спасят океана от замърсяване
Затова през 2021 г. Джон Бродхолт и неговите колеги свързали тази особеност с факта, че вътрешното ядро е в „суперионно“ състояние, подобно на водата под формата на лед XVIII (суперионен лед). В него кислородните йони образуват кристална решетка, както в твърда фаза, а водородните йони протичат подвижно между тях, като в течност.
Вътрешното ядро може да е устроено по подобен начин: тежките железни и никелови йони са в твърда фаза, докато частиците от леки елементи се движат относително свободно. Тази картина била потвърдена от новата работа на Ю Хе и неговите колеги от Китайската академия на науките.
Под таен проход под Панама духа мантиен вятър
Още: Хеопсовата пирамида се сдоби със системи за пречистване на въздуха
Още: Защо сините очи всъщност не са наистина сини
Учените моделирали поведението на структура от 64 атома, включително никел, желязо и набор от леки елементи, при температури и налягания, които се считат за характерни за вътрешното ядро. И макар че те използвали друга комбинация от леки елементи в сравнение с Бродхолт и колегите му, успели отново да получат суперйонно състояние на вещество, при което свободното движение на леките йони предизвиква забавяне на S-вълните.
Това може да обясни още една особеност на вътрешното ядро - факта, че влиянието му върху сеизмичните колебания се променя с времето. Според едно от предположенията това може да се дължи на факта, че скоростта на неговото въртене се различава от общата скорост на въртене на планетата. Но ако вътрешното ядро наистина е в суперйонно състояние, тогава същите резултати може да се получат просто чрез постоянен поток на течната фаза в него.
Има и друга загадка на сеизмичните колебания, преминаващи през вътрешното ядро: в посока от полюс до полюс те се движат по-бързо, отколкото в екваториалната равнина. Според Ю Хе и неговите колеги това вероятно се дължи на неравномерното разпределение на леките „течни“ елементи.
