Земное внешнее ядро лишено кислорода: исследование

Новое исследование, проведенное международной командой под руководством Инвэя Фэя из Геофизической лаборатории Карнеги и Хайцзюня Хуана из Уханьского технологического университета, показало, что кислород не является одним из основных «легких элементов» в жидком внешнем ядре Земли. Их работа, опубликованная 24 ноября в журнале Nature, сужает список возможных примесей к железу в ядре, что имеет ключевое значение для понимания формирования планеты.

Современные модели предполагают, что, помимо железа, внешнее ядро содержит небольшие количества легких элементов, таких как сера, кислород, кремний, углерод или водород. Эти элементы влияют на конвекцию и генерацию магнитного поля Земли. Команда провела ударно-волновые эксперименты, нагревая и сжимая смеси железа, серы и кислорода до условий, соответствующих внешнему ядру (давление около 180 ГПа, температура ~4000 °C), и измерила плотность и скорость звука в расплавах.

Сравнение полученных экспериментальных данных с сейсмическими наблюдениями за ядром показало, что материалы, богатые кислородом, не соответствуют геофизическим свойствам внешнего ядра. Это указывает на то, что кислород не может быть его основной легкой примесью. Результаты подтверждают модели ранней Земли, в которых дифференциация ядра происходила в более восстановительных (менее окисленных) условиях.

«Мы не можем взять пробу ядра напрямую, поэтому должны изучать его с помощью усовершенствованных лабораторных экспериментов в сочетании с моделированием и сейсмическими данными», — отметил Инвэй Фэй. Исследование также открывает путь для дальнейшего изучения других возможных элементов, таких как кремний, в составе внешнего ядра.