Учените откриха обяснение на стара загадка за ядрото на Земята

Учени получиха експериментално потвърждение, че веществото във вътрешното ядро на Земята притежава необичайна комбинация от физични свойства, които досега трудно се вписваха в класическите геофизични модели. Новото изследване показва, че при екстремните температури и налягания в центъра на планетата желязото запазва твърдата си кристална решетка, но съдържащите се в него по-леки елементи остават частично подвижни.

Резултатите са публикувани в National Science Review, едно от водещите англоезични научни издания в Азия. Авторите посочват, че откритието предлага убедително обяснение за дългогодишна загадка в сеизмологията – необичайно ниската скорост на разпространение на срязващите сеизмични вълни, които преминават през вътрешното ядро и се регистрират при анализ на силни земетресения.

Досегашните наблюдения показваха несъответствие между тези данни и традиционния модел, според който вътрешното ядро представлява напълно твърдо тяло от кристализирало желязо. Новото изследване предлага междинна картина: структура, която е твърда в геометрично отношение, но „омекотена“ на микроскопично ниво от движението на по-леките компоненти.

За да проверят хипотезата си, изследователите са използвали лабораторни експерименти с желязо-въглеродна сплав, подложена на изключително бързи ударни компресии. Чрез високоскоростни импулси те са успели да симулират условия, близки до тези на дълбочина над 5000 километра – налягания от стотици гигапаскали и температури от няколко хиляди градуса. Прецизните измервания показват, че материалът става значително по-малко устойчив на срязване в сравнение с чистото твърдо желязо, без да губи подредената си кристална структура.

Според учените това „частично меко“ поведение на вътрешното ядро може да играе ключова роля за начина, по който Земята провежда и разпределя енергията в дълбочина. По-доброто разбиране на тези процеси е от съществено значение за моделирането на геодинамото – механизма, който стои зад формирането и дългосрочната еволюция на магнитното поле на планетата, защитаващо я от слънчевия вятър и космичната радиация.

Откритието се вписва и в по-широк контекст от последни геофизични наблюдения. През последните месеци независими екипи съобщиха за регистриране на необичаен гравитационен сигнал, интерпретиран като мащабно преразпределение на маса на границата между мантията и ядрото, на дълбочина около 2900 километра. Макар пряката връзка между двата феномена тепърва да се изяснява, учените смятат, че новите експериментални данни ще помогнат за по-точни модели на вътрешната структура на Земята и динамичните процеси, протичащи в нейното сърце.