В глубинах нашей Земли скрывается тайна, которая десятилетиями ставила ученых в тупик. Теперь группа исследователей приоткрыла завесу тайны.
Мюнстер – В самом ядре Земли, на глубине более 5000 километров, находится недоступная для человека область: внутреннее ядро. Эта экстремальная среда, с температурами, достигающими тысяч градусов Цельсия, и сокрушительным давлением, представляет собой научную загадку, которая десятилетиями занимала исследователей. Международная группа ученых, в том числе исследователи из Мюнстерского университета, сделала новаторское открытие, касающееся структуры этой загадочной области.
Давно известно, что сейсмические волны распространяются неравномерно через ядро Земли. Волны, распространяющиеся параллельно оси Земли, примерно на три-четыре процента быстрее, чем волны в экваториальной плоскости. Кроме того, наблюдались различия между различными областями внутреннего ядра. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, теперь дает убедительное объяснение: внутреннее ядро, по-видимому, обладает слоистой структурой, подобной луковице, химический состав которой меняется от внешней части к внутренней.
В недрах Земли очень жарко и давление колоссальное — исследователи моделируют это в лабораторных условиях.
Чтобы имитировать условия внутри Земли, учёные разработали необычный эксперимент. Они поместили крошечные образцы железных сплавов между двумя алмазными наковальнями и нагрели материал до температуры более 820 градусов Цельсия с помощью специального графитового нагревателя. «Достигнутое давление примерно в миллион раз превышало нормальное атмосферное давление», — говорится в пресс-релизе Мюнстерского университета.
В качестве образцов железа использовались вещества, обогащенные кремнием и углеродом — элементами, которые также присутствуют в ядре Земли. В исследовательском центре PETRA III Немецкого электронного синхротрона (DESY) в Гамбурге сжатые образцы были исследованы с помощью высокоинтенсивных рентгеновских лучей. Ключевое открытие исследовательской группы: под экстремальным давлением кристаллы железа принимают преимущественную ориентацию — специалисты называют это «предпочтительной ориентацией кристаллической решетки» (LPO).
Более глубокое понимание структуры недр Земли
Такое специфическое расположение напрямую влияет на скорость распространения сейсмических волн в материале. Ефим Колесников, ведущий автор исследования, объясняет: «Используя специальный рентгеновский метод, мы смогли визуализировать эту ориентацию кристаллов». Ученые обнаружили, что химический состав внутреннего ядра Земли меняется с увеличением глубины. Чем глубже проникаешь в недра Земли, тем выше становится содержание железа. Эта химическая слоистость приводит к тому, что кристаллы ведут себя по-разному на разных глубинах, тем самым влияя на скорость распространения сейсмических волн.
Руководитель проекта Илья Купенко подтверждает: «Это хорошо согласуется с различиями в скорости, которые мы наблюдаем в сейсмических измерениях». Результаты исследования не только объясняют разницу в скорости сейсмических волн, но и позволяют глубже понять структуру планеты. Новое открытие показывает, что внутреннее ядро Земли имеет гораздо более сложную структуру, чем предполагалось ранее – многослойную систему, секреты которой становятся видимыми только в самых экстремальных лабораторных условиях. (Источник: Пресс-релиз tab)
