Экспериментальные ограничения на вязкость внутреннего ядра Земли

Международная группа исследователей из Японии и Великобритании впервые экспериментально изучила реологию гексагонального плотноупакованного железа (hcp-железа), из которого, как считается, состоит внутреннее ядро Земли. Эксперименты при высоком давлении (16.9–22.6 ГПа) и температуре (423–873 K) позволили определить доминирующие механизмы деформации и оценить вязкость ядра. Результаты опубликованы в Journal of Geophysical Research: Solid Earth.

Полученные данные имеют ключевое значение для понимания динамики внутреннего ядра. Исследование показало, что доминирующий механизм деформации в hcp-железе меняется в зависимости от температуры: выше ~800 K преобладает ползучесть, управляемая дислокациями по степенному закону, а ниже — низкотемпературная ползучесть. Экстраполяция результатов на условия ядра дает оценку его вязкости ≥ 10¹⁹ Па·с.

Такая высокая вязкость указывает на то, что доминирующим геодинамическим механизмом во внутреннем ядре является, вероятно, модель экваториального роста или трансляционного режима, а не конвекция плюмов. Это важный шаг в разрешении давних споров о происхождении сложной анизотропной структуры внутреннего ядра, поскольку ранее дискуссии сдерживались отсутствием точных данных о его вязкости.