Шведские ученые установили, что ядро Земли является кристаллом с кубической решёткой
Профессор Бёрье Йоханссон (Börje Johansson) и его коллеги из университета Упсалы (Uppsala Universitet) и шведского королевского института технологий (Royal Institute of Technology) получили косвенное подтверждение своей оригинальной теории строения ядра Земли.
| Журналисты сравнили ядро Земли с кубиком Рубика, но оно, конечно же, сферическое (диаметр его составляет примерно 2400 километров), хотя и с кубической кристаллической структурой (иллюстрация Uppsala Universitet). |
Твёрдое железное ядро Земли обладает кристаллической структурой с объёмноцентрированной кубической решёткой (в одной ячейке такой решётки атомы расположены по углам куба и ещё один атом — в центре куба). К такому выводу пришли исследователи из Упсалы и Стокгольма.
Они нашли объяснение загадочному феномену: упругие волны проходят через ядро заметно быстрее в направлениях, параллельных оси вращения планеты, нежели в направлениях, параллельных экватору. При температуре и давлении, которые царят в сердцевине Земли, по существующим представлениям о поведении железа, такой анизотропии быть не должно.
Ещё в 2003 году Йоханссон и его коллеги опубликовали работу, в которой объясняли, как анизотропия ядра связана с его структурой. Теперь они составили компьютерную модель, показавшую поведение ядра при разном его кристаллическом строении.
Компьютер вычислял реакцию на упругие волны нескольких миллионов атомов, сильно взаимодействующих друг с другом, что достаточно много для обобщения результатов численного эксперимента на всё ядро.
«Мы обнаружили, что объёмноцентрированная кубическая решётка из атомов железа является единственной структурой, которая может соответствовать данным экспериментальных наблюдений», — заявил Бёрье Йоханссон.
При этом профессор подчеркнул, что большая диагональ этой решётки ориентирована параллельно оси вращения планеты. Разница в скорости волн на 12% была также получена и в натурном моделировании земного ядра (высокое давление и температура) в установке с алмазной наковальней. Это удивительный и неожиданный результат, учитывая симметрию кубической решётки.
Если это открытие подтвердится, геофизикам придётся пересмотреть представление о земном ядре, что повлечёт за собой и пересмотр оценок теплового баланса ядра и стабильности магнитного поля планеты, которые напрямую зависят от кристаллической структуры ядра.
Ранее в расчётах такого рода предполагалось, что кристаллическая решётка ядра Земли обладает гексагональной структурой.
«Это исследование открывает новые перспективы для нашего понимания Земли в прошлом, настоящем и будущем», — заявила Наталья Скородумова, один из участников данной работы.
Свои расчёты и выводы учёные опубликовали в статье в журнале Science.
***
