Ядро Земли гораздо легче, чем предполагалось

Серия новых экспериментов, проведенных группой исследователей из Института Карнеги, заставляет предположить, что в земном ядре содержится гораздо больше легких элементов, чем предполагалось ранее.

В соответствии с современными представлениями, земное ядро можно условно разделить на две части: внешнюю, состоящую в основном из расплавленного железа с примесями никеля, и внутреннюю, представляющую собой твердый железный шар около 1200 километров в диаметре, опять же с небольшими примесями никеля.

Давление в ядре примерно в 1,4 миллиона раз превышает давление на уровне моря. В центре Земли сила давления увеличивается уже до 3,6 миллионов атмосфер. Температура в центре планеты составляет от 5 до 6 тысяч градусов по шкале Кельвина (что, кстати, сопоставимо с температурой на поверхности Солнца). Легко представить себе, что в таких жестких условиях привычные для нас вещества ведут себя совсем непривычно, пишет PhysOrg со ссылкой на пресс-релиз Института Карнеги.

Например, изменяется их способность к пропусканию сейсмических волн. После экспериментов с железом ученые, работающие под руководством доктора Юнг-Фу Лина (Jung-Fu Lin), пришли к выводу, что по мере роста температуры этого вещества его «сейсмопроводность» значительно уменьшается. Таким образом, все предыдущие попытки измерения плотности ядра с помощью сейсмических волн, основанные на законе Берча (то есть предположении, что скорость их распространения уменьшается в более «рыхлой» среде и увеличивается в более плотной), ставятся под вопрос.

Чтобы узнать, как ведет себя железо в условиях сверхвысокого давления, ученые поместили его в алмазную наковальню (diamond-anvil pressure cell) и приложили к нему давление до 720 тысяч атмосфер, попутно разогревая его с помощью лазерной установки до температуры 1700 кельвинов (более 1400°C). Изменения в поведении атомов железа регистрировались с помощью рентгеновской установки на базе синхротрона третьего поколения Advanced Photon Source, установленного в Аргоннской национальной лаборатории недалеко от Чикаго.

Применив полученные в лаборатории поправочные коэффициенты к данным сейсмических исследований, ученые из Института Карнеги, пришли к выводу, что содержание никеля и других легких металлов в земном ядре может быть значительно выше, чем считалось до сих пор.

Результаты работы опубликованы в журнале Science от 24 июня 2005 года.

См. также:
Extreme Melting Event Defines Earth's Early History — Carnegie Institution, 16.06.2005