Земное ядро может состоять из кубиков железа

 

Группа ученых из России и Швеции продемонстрировала, что земное ядро может состоять из кристаллов железа кубической формы. Это предположение может объяснить неоднородности в его структуре, а также наличие других странностей в свойствах ядра.

По словам Анатолия Белоножко и его коллег из Королевского технологического института (Стокгольм), ученые впервые сумели продемонстрировать, что кубические железные кристаллы могут существовать в стабильном виде при наличии высоких давлений и температур. Образование в ядре планеты таких кристаллов может объяснить такую неоднородность его структуры при сейсмическом сканировании, а также то, почему ядро оказывает слабое сопротивление пи растягивании и сдвигах – атомы в нем очень легко двигаются и перераспределяют нагрузку.

Исследователи убеждены в том, что земное ядро состоит из нескольких слоев – металлического твердого ядра в центре и слоя жидкого никеля и железа сверху. Эта жидкость не стоит на месте, она находится в постоянном движении, как кипящая вода. Данное движение образует магнитное поле, которое защищает от вспышек на Солнце, космических лучей и прочих опасных феноменов жизнь на планете.

Ученым пока не удалось определить, каким образом происходит это движение, поскольку при помощи сейсмических приборов невозможно заглянуть в земное ядро. В связи с этим ученые вынуждены изучать тайны ядра с помощью лабораторных опытов и математических моделей, в которых пытаются воспроизвести условия в ядре с помощью наковален и сверхмощных прессов.

Относительно недавно ученым удалось обнаружить, что ядро нашей планеты по своей структуре очень неоднородно. Это спровоцировало у них определенные выводы о том, что внутри него находится не два, а целых три слоя. Помимо этого, еще одной группе геологов удалось обнаружить наличие необычных пузырей из железа, поднимающихся в мантию из ядра. Все эти аномалии заставили исследователей задуматься о том, что все их предположения относительно того, как железо ведет себя внутри ядра, могут оказаться в корне неверными.

По словам ученых, на протяжении длительного времени геологи и физики были убеждены в том, что земное ядро состоит из шестиугольных кристаллов, которые по форме напоминают шестигранные обрубленные цилиндры. После проведения первых опытов с алмазными наковальнями, подобные структуры способны сохранять стабильность даже при достаточно низких температурах и высоких давлениях, что было принято считать нормой для земного ядра.

Впрочем, отмечает Белоножко, проведение опытов с другими металлами показало кое-что другое – когда достигает довольно высокая температура, порядка 5200 градусов по Кельвину, железо и подобные ему металлы превращаются из шестиугольных цилиндров в кубические кристаллы. По структуре они будут похожи на кристаллы лития и некоторых других металлов, в частности, и самого железа, при достаточно низком давлении и комнатных температурах. Эти кристаллы по своей форме напоминают кубы, состоящие из восьми атомов, между которыми в центре находится еще дин атом железа.

В таких кубических кристаллах атомы расположены не так плотно, как к кристаллической шестиугольной решетке. Благодаря этому они сохраняют большую подвижность и при нагрузках легче меняют положение, особенно в том случае, если во всем кристалле содержится большое число атомов.

Согласно расчетам ученых, все эти условия могут существовать в земном ядре, для которого характерно давление до 3,5 миллионов атмосфер и температура, равная 6 тысячам градусов Кельвина, и где имеются все условия, необходимые для образования крупных кристаллов. По словам исследователей, ученые, вполне возможно, уже наблюдали кристаллы железа при таких условиях, но не сумели правильно объяснить результаты экспериментов, приняв следы кубических кристаллов за артефакты, порожденные движением атомов.

В том случае, если земное ядро действительно состоит из кубических кристаллов железа, это должно определенным образом отражаться на рентгеновских снимках его пород, а кроме того – в нехарактерных температурах плавления железа в недрах ядра. Ученые надеются, что и один, и другой фактор им удастся в будущем проверить и измерить.