Вчені пояснили чому ядро Землі залишається твердим

0
62

У вчених з’явилося нове пояснення того, чому земне ядро ​​зберігає твердий стан, незважаючи на те, що його температура вище, ніж температура поверхні Сонця. Виявляється, це може бути пов’язано з атомною будовою кристалізованої залізної «кульки», розташованої в центрі нашої планети — повідомляє INVADERS з посиланням на hi-news.ru.

Дослідники припускають, що для земного ядра може бути властивий ніколи небачений досі атомний стан, який дозволяє йому витримувати неймовірні температури і тиск, характерні для центру нашої планети. Якщо вчені мають рацію в цьому питанні, то це, можливо, допоможе вирішити ще одну загадку, яка не давала спокою багато десятиліть.

Група дослідників зі шведського Королівського технологічного інституту в Стокгольмі використовували Triolith — один з найбільш продуктивних суперкомп’ютерів країни — для симуляції атомного процесу, який би міг відбуватися на глибині близько 6400 кілометрів під поверхнею землі. Як і у випадку з будь-яким іншим металом, атомні структури заліза здатні змінюватися під впливом зміни температури і тиску. При кімнатній температурі і при нормальному тиску залізо знаходиться в так званій фазі об’ємно-центрованої кубічної структури (ОЦК) кристалічної решітки. Під високим же тиском решітка переходить в гексагональну щільноупаковану фазу. Цими термінами описується розташування атомів всередині кристалічної решітки металу, які, в свою чергу, відповідають за міцність і інші його властивості, на зразок того, чи залишиться метал в цьому випадку в твердому стані чи ні.

Раніше вважалося, що твердий, кристалізований стан заліза в земному ядрі пояснюється тим, що воно знаходиться в гексагональній щільноупакованной фазі кристалічної решітки, так як умови для ОЦК тут занадто нестабільні. Однак нове дослідження може вказувати на те, що навколишнє середовище в центрі нашої планети насправді загартовує і ущільнює стан ОЦК, а не руйнує.

«В умовах земного ядра ОЦК решітка заліза демонструє раніше небачену картину дифузії атомів. ОЦК-фаза проходить під девізом «що мене не вбиває, то робить сильніше». Нестабільність здатна перервати ОЦК-фазу при низькій температурі, проте висока температура, навпаки, підвищує стабільність цієї фази », — говорить провідний дослідник Анатолій Белоношко.

Як аналогію підвищеної активності атомів в заліза в центрі Землі Белоношко приводить колоду карт, що тасуються, де атоми (представлені картами) можуть постійно і дуже швидко між собою перемішуватися під впливом підвищеної температури і тиску, але при цьому колода залишається єдиним цілим. І показники ці дуже вражають: в 3,5 мільйона разів вище того тиску, що ми відчуваємо на поверхні, і приблизно на 6000 градусів Цельсія вище температура.

Дані, отримані за допомогою суперкомп’ютера Triolith, також показують, що до 96 відсотків (вище, ніж показували попередні розрахунки) від маси внутрішнього земного ядра, найімовірніше, припадає саме на залізо. Частина, що залишилася припадає на нікель і інші легкі елементи.

Ще одна загадка, яка може бути вирішена завдяки останнім дослідженням, полягає в тому, чому сейсмічні хвилі рухаються швидше між полюсами, а не через екватор. Це явище часто називають анізотропією. Дослідники говорять, що особливості поведінки ОЦК решітки в залізі під впливом екстремальних умов, властивих для центру Землі, можуть бути достатні для великомасштабного ефекту анізотропії, що, в свою чергу, створює для вчених ще одне поле для досліджень в майбутньому.

Важливо зазначити, що це припущення зроблено на базі конкретно взятих комп’ютерних симуляцій внутрішніх динамічних процесів Землі, і на базі інших моделей результати підрахунків можуть відрізнятися. До тих пір, поки ми не придумаємо, як опустити на таку глибину відповідні наукові інструменти, ми не зможемо зі стовідсотковою впевненістю говорити про правильність розрахунків. А з огляду на ту температуру і тиск, які там можуть мати місце, отримати прямі докази активності ядра планети неможливо.

І все ж, незважаючи на складності, важливо продовжувати подібні дослідження, тому що як тільки ми зможемо більше дізнатися про те, що ж насправді відбувається всередині нашої планети, у нас буде більше шансів на те, щоб дізнатися, що буде далі.

Поділись

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Please enter your comment!
Please enter your name here





Магазин: