Скрытая химия ядра Земли раскрывается через то, как оно замерзало

Исследователи из Оксфордского университета, Университета Лидса и Университетского колледжа Лондона установили новое ограничение на химический состав ядра Земли, показав, как оно могло начать кристаллизоваться миллионы лет назад. Исследование опубликовано в Nature Communications.

Учёные выяснили, что для начала кристаллизации ядро должно содержать 3,8% углерода. Этот результат указывает на то, что углерода в ядре Земли может быть больше, чем считалось ранее, и что этот элемент мог сыграть ключевую роль в процессе его замерзания, давая редкую возможность заглянуть в процессы, происходящие в сердцевине нашей планеты. Формирование внутреннего ядра — это процесс кристаллизации, который зависит от точного химического состава и требует переохлаждения расплавленного железа.

Используя атомарные компьютерные симуляции при температурах переохлаждения и давлениях, эквивалентных условиям внутреннего ядра, команда обнаружила, что кремний и сера замедляют процесс замерзания, в то время как углерод его ускоряет. Моделирование показало, что при содержании углерода 3,8% от массы ядра необходимое переохлаждение для его замерзания составляет около 266°C — единственный известный состав, который может объяснить как зарождение, так и наблюдаемый размер внутреннего ядра.

«Изучая то, как сформировалось внутреннее ядро Земли, мы не только узнаём о прошлом нашей планеты. Мы получаем редкую возможность заглянуть в химию региона, до которого мы никогда не надеемся добраться напрямую», — отметил ведущий автор исследования доктор Альфред Уилсон из Университета Лидса. Это открытие приближает науку к пониманию химии и эволюции ядра, вокруг возраста которого (от менее 0,5 до более 2 млрд лет) ведутся десятилетние споры.