Удвоение оценок содержания легких элементов в ядре Земли

Исследователи из Техасского университета в Остине, Аргоннской национальной лаборатории и Института Карнеги в Вашингтоне, используя рентгеновские лучи APS, разработали новую модель распространения звуковых волн через железо и железо-кремниевые сплавы. Результаты, полученные в условиях экстремальных давления и температуры, показывают, что количество легких элементов во внутреннем ядре может быть в два раза больше, чем оценивалось в предыдущих исследованиях, не учитывавших эти эффекты.

Изучение состава внутреннего ядра, где давление достигает 3,3–3,6 млн атмосфер, а температура — 5000–6000 K, проводится косвенно, через анализ сейсмических волн. Команда впервые экспериментально показала, что при таких условиях высокая температура существенно влияет на скорость звука, а зависимость скорости от плотности становится нелинейной. Это меняет представления о химическом составе ядра.

Для моделирования условий ядра ученые исследовали образцы гексагональной плотноупакованной фазы железа (hcp Fe) и его сплава с кремнием с помощью неупругого рассеяния рентгеновских лучей высоких энергий (HERIX) и рентгеновской дифракции (XRD). Наблюдаемые в ядре скорости сейсмических волн теперь соответствуют профилю hcp-Fe с содержанием кремния около 8% по весу при 6000 K, что почти вдвое превышает прежние оценки.