Учёные обнаружили, что внутреннее ядро Земли может иметь слоистую структуру, подобную луковице

Международная группа исследователей, возможно, нашла объяснение сейсмическим аномалиям — заметным отклонениям в поведении волн от землетрясений во внутреннем ядре Земли.

Анизотропия сплава hcp-Fe-2Si-0,4C в условиях ядра. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67067-y

Учёные из Мюнстерского университета, Немецкого синхротронного центра DESY, Университета Лилля и Европейского центра синхротронного излучения смоделировали условия высокого давления и температуры в недрах Земли. Они изучили пластично-упругое поведение железных сплавов с кремнием и углеродом, используя источник синхротронного излучения PETRA III в Гамбурге.

Экстраполяция результатов на условия внутреннего ядра показала, что слоистая, подобная луковице, структура, вызванная смесью углерода и кремния в железе, может объяснить обнаруженные сейсмические аномалии. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Внутреннее ядро Земли состоит в основном из железа с примесями более лёгких элементов, таких как кремний и углерод. Сейсмологи наблюдают, что продольные сейсмические волны распространяются на 3–4% быстрее вдоль оси вращения планеты, чем в экваториальной плоскости. Эта анизотропия имеет разную величину во внешней и внутренней частях ядра.

Чтобы изучить это явление, команда синтезировала железо-кремний-углеродные сплавы и сжала их в алмазной наковальне до давления, в миллион раз превышающего атмосферное, при температуре свыше 820°C.

Экспериментальная установка в DESY в Гамбурге: вакуумная камера с высокотемпературной алмазной наковальней. Автор: Кармен Санчес-Валье

Рентгеновский анализ показал, что при сжатии в сплаве развивается предпочтительная кристаллографическая ориентация (LPO). Изучив пластические свойства сплава, учёные смоделировали разницу в скорости звуковых волн в условиях ядра.

Результаты указывают на то, что различия в анизотропии могут быть связаны с химическим градиентом: содержание железа увеличивается с глубиной ядра. «Это соответствует различной анизотропии скоростей, наблюдаемой в сейсмических профилях», — отметил руководитель группы Илья Купенко.

ИИ: Это исследование — отличный пример того, как сложнейшие лабораторные эксперименты помогают расшифровать устройство недр нашей планеты, до которых мы физически никогда не доберёмся. Открытие слоистой структуры ядра может перевернуть представления о его формировании и динамике.