Алмазы и рентген открывают новое окно во внутреннее ядро Земли

Международная исследовательская группа впервые измерила скорость звука в чистом железе при давлениях, аналогичных давлению на границе внутреннего ядра Земли.

Лучшая информация о недрах планеты поступает от отслеживания сейсмических волн от землетрясений, что позволяет определить плотность и скорость звука. Однако эти значения не полностью соответствуют ожидаемым для чистого железа, что указывает на наличие в ядре других элементов. Определение их состава и количества важно для понимания современных свойств Земли и эволюции Солнечной системы.

После многолетней работы исследователям удалось эффективно совместить технологию алмазной наковальни для создания сверхвысоких давлений (до 330 ГПа) с методом неупругого рассеяния рентгеновских лучей на установке SPring-8. Этот подход позволил напрямую измерить скорость звука в железе в условиях, близких к границе внутреннего ядра. Результаты показали, что сейсмически определенная скорость звука во внутреннем ядре на 4±2% ниже по продольным волнам и на 36±17% ниже по поперечным волнам, чем в чистом железе.

Сочетание новых данных с предыдущими работами позволяет предположить, что ядро Земли может быть обогащено кремнием и серой, что согласуется с существующей моделью внешнего ядра, содержащего кислород. Детали исследования были опубликованы в журнале Nature Communications 25 ноября 2022 года.