Воспроизведение условий ядра указывает на меньшую плотность внешнего ядра Земли по сравнению с жидким железом

Исследователи из нескольких учреждений Японии и Франции представили доказательства, указывающие на то, что внешнее ядро Земли состоит не только из жидкого железа. В работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, группа описала моделирование условий во внешнем ядре, тестирование его свойств и полученные результаты.

Ранее считалось, что ядро Земли (расположенное примерно в 3000 км под поверхностью) имеет две основные части: твердое внутреннее ядро из сплава железа и никеля и жидкое внешнее ядро из железа. К такому выводу ученые пришли, сравнивая прохождение сейсмических волн от землетрясений через Землю с волнами в лабораторных образцах, а также с помощью компьютерного моделирования. Новое исследование позволило впервые стабильно воспроизвести условия внешнего ядра для детальных измерений.

Эксперимент заключался в сжатии 10-микрометрового образца железа алмазными наковальнями до давления 116 ГПа (чуть ниже расчетного для внутреннего ядра) и последующем нагреве инфракрасным лазером до 4350 K. При таких условиях железо становится жидким. С помощью техники рентгеновского рассеяния ученые измерили плотность жидкого железа. Оказалось, что плотность железа в эксперименте на 7,5% выше расчетной плотности вещества внешнего ядра Земли.

Это расхождение указывает на наличие во внешнем ядре дополнительного, более легкого, чем железо, элемента. Результаты работы могут привести к более точному пониманию состава и динамики земного ядра, а также дать представление о строении ядер других планет.