Ученые открыли новое состояние вещества в центре Земли

Ученые обнаружили, что внутреннее ядро Земли ведет себя как суперионный твердый материал, в котором атомы углерода перемещаются подобно жидкости через твердую решетку железа. Это открытие объясняет странные сейсмические сигналы и дает новое представление о том, как генерируется магнитное поле планеты.

Исследование, опубликованное в National Science Review под руководством профессора Юйцзюнь Чжана и доктора Юцянь Хуана из Сычуаньского университета, а также профессора Юй Хэ из Китайской академии наук, показало, что сплав железа и углерода переходит в суперионную фазу под экстремальными условиями ядра.

Впервые мы экспериментально показали, что сплав железа и углерода в условиях внутреннего ядра демонстрирует чрезвычайно низкую скорость сдвиговых волн, — сказал профессор Чжан. — В этом состоянии атомы углерода становятся высокоподвижными, диффундируя через кристаллическую решетку железа, в то время как само железо остается твердым.

Используя платформу динамического ударного сжатия, ученые воссоздали давление до 140 гигапаскалей и температуру около 2600 кельвинов, что соответствует условиям в центре Земли. Измерения подтвердили резкое падение скорости сейсмических волн и увеличение коэффициента Пуассона, что согласуется с наблюдаемой «мягкостью» ядра.

Это открытие меняет представление о внутреннем ядре как о статичном и жестком объекте. Подвижность легких элементов может объяснять сейсмическую анизотропию и служить дополнительным источником энергии для геодинамо, поддерживающего магнитное поле Земли.

Исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая, Сычуаньской научно-технической программой и Междисциплинарной молодежной группой Китайской академии наук.