Железо в ядре Земли ослабевает перед плавлением

Железо во внутреннем ядре Земли резко теряет прочность непосредственно перед плавлением. Это объясняет необычные свойства луноподобного твердого центра нашей планеты, которые до сих пор было трудно понять.

Ученые используют сейсмические волны для измерения процессов в недоступном внутреннем ядре, расположенном на глубине 6000 км. Однако измерения постоянно показывают, что волны проходят через него медленнее, чем предсказывают эксперименты и симуляции. Особенно медленно движется тип волн, называемый «поперечной (shear) волной». В новом исследовании, опубликованном в Science, ученые из UCL (Университетского колледжа Лондона) с помощью квантово-механических расчетов выяснили, что железо в ядре резко теряет жесткость прямо перед плавлением.

Расчеты показали, что при температурах до 95% от точки плавления скорость сейсмических волн снижается линейно, а после этого порога происходит резкое падение. При 99% от температуры плавления железа расчетные скорости совпадают с реальными сейсмическими данными по внутреннему ядру. Поскольку независимые геофизические оценки указывают, что температура ядра как раз близка к 99–100% от точки плавления, это убедительно объясняет расхождение между теорией и наблюдениями.

Как отметила профессор Лидунка Войадло, соавтор работы, предлагаемые минералогические модели для ядра всегда предсказывали более высокую скорость волн, чем наблюдается. Новые данные о сильных эффектах предплавления в железе — важный шаг к пониманию внутреннего ядра. Ученые подчеркивают, что для создания окончательной модели ядра необходимо также учесть присутствие в нем никеля и легких элементов, таких как кремний и сера.