Новое исследование показывает, что в ядре нашей планеты может идти «железный снег»

Новое исследование показывает, что в ядре нашей планеты может идти «железный снег»

Слушая приглушенные звуки нашей планеты, геологи обнаружили, что ядро Земли может быть покрыто толстым слоем металлической пыли. Теория, отвергнутая в прошлом как неправдоподобная для многих исследователей.

Противоречия между сейсмическими данными и существующими моделями расплавленного ядра нашей планеты было трудно разрешить. Поэтому геологи сейчас пересматривают существование нечеткой зоны минерального «снега», мягко падающего с внешнего ядра.

Это может не только рассказать нам несколько вещей о геологии нашей планеты, но и помочь объяснить, как формируются другие планеты, такие как Земля.

«Это своего рода странная теория для размышления», — говорит геохимик Ник Дигерт, который в настоящее время работает в университете штата Теннесси в США.

«У вас есть кристаллы во внешнем ядре, падающие на внутреннее ядро ​​с расстояния нескольких сотен километров».

Десятилетия исследований звуковых волн, отражающихся внутри нашей планеты, показывают, что они странным образом замедляются, когда проходят через нижние слои внешнего ядра.

Что еще более странно, данные показывают, что есть заметная разница в том, как волны передаются по обе стороны от ядра, замедляясь больше на западной поверхности, чем на восточной.

Это похоже на то, как будто ядро ​​покрыто чем-то вязким.

С небольшой группой геологов из Университета Техаса в Остине и физика из Университета Сычуань в Китае, Дигерт показал, как вязкая «слякоть» из железного сплава может лучше объяснить, почему эхо землетрясений распространяющееся по нашей планете не звучит так, как следовало бы.

Упрощенная графика внутреннего строения Земли, как описано в новом исследовании. Белый и черный слои представляют собой слой суспензии, содержащие кристаллы железа. Кристаллы железа образуются в суспензионном слое внешнего ядра (белого цвета). Эти кристаллы спускаются вниз во внутреннее ядро, где они накапливаются и уплотняются в слой поверх него (черный цвет). Уплотненный слой толще в западном полушарии внутреннего ядра (W), чем в восточном полушарии (E). Credit: University of Texas at Austin/Jackson School of Geosciences

Подобная идея была впервые предложена российским геологом Станиславом Иосифовичем Брагинским еще в начале 1960-х годов и была исследована в течение десятилетий для объяснения конвективных процессов, переносящих тепло из ядра нашей планеты.

Эта модель «заснеженного ядра» была одной из тех изящных идей, которые никогда не завоевывали популярность, время от времени появляясь в попытке описать особенности не только ядра нашего собственного мира, но и холодного неподвижного сердца Марса.

К сожалению, уровни давления и температуры, ожидаемые на границе высокоплотного внутреннего ядра и окружающего его внешнего ядра, не позволят кристаллизоваться крошечным частицам минералов.

По крайней мере, так думали все. Дигерт и его коллеги использовали последние данные по физике минералов, чтобы показать, как соединения, состоящие из железа, кремния и кислорода, могут на самом деле затвердевать из жидкого раствора при правильных температурах.

Процесс будет работать более или менее подобно кристаллизации минералов, находящейся ближе к поверхности, только при гораздо более высоких давлениях и более высоких температурах.

«Металлическое ядро ​​Земли работает как магматическая камера», — говорит Юнг-Фу Лин из Университета Техаса в Остине.

Мало того, что этот железный снегопад создаст материал, который будет правильно замедлять сейсмические волны, он также может объяснить, почему ядро ​​не является идеальной сферой.

Различия в коре, которые мы видим как континенты, влияют на то, как энергия излучается в космос. Например, глубокие участки коры под Центральной Америкой делают исключительную работу по отводу тепла от ядра.

Эти различия могут разумно дополнить различия в способах затвердевания дрейфов железа вокруг ядра, в результате чего звуковые волны в западном полушарии замедляются больше, чем в восточном.

«Внутренняя граница ядра не является простой и гладкой поверхностью, которая может влиять на теплопроводность и конвекцию ядра», — говорит физик Сычуаньского университета Юджун Чжан.

Эоны железных кристаллов, накапливающихся вокруг ядра, как снег на поле, безусловно, вызывают противоречивые чувства.

Ученый-геолог Брюс Баффет из Калифорнийского университета в Беркли, который не принимал участия в исследовании, считает, что подобные модели могли бы помочь ответить на вопросы о том, как мог сформироваться наш мир — и космические скалистые тела, такие как Земля.

«Соотношение предсказаний модели с аномальными наблюдениями позволяет нам сделать выводы о возможных составах жидкого ядра и, возможно, связать эту информацию с условиями, которые преобладали во время образования планеты», — говорит Баффет.

«Исходное условие — важный фактор в становлении Земли известной нам планетой».

Время покажет, может ли железо-снежная модель нашего ядра быть точной. Это не только академический интерес; мы отчаянно нуждаемся в том, чтобы узнать, как глубоко под землей создается магнитное поле, питаются вулканы и начинаются землетрясения.

Мы не можем отправиться туда, чтобы посмотреть. Но если мы внимательно прислушаемся, мы можем услышать приглушенные звуки сердца нашей планеты.

Исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research: Solid Earth.

Источники: Фото: NASA

logo

Автор публикации

не в сети 21 минута

Виктория Ветрова

0
Космос полон тайн...
Комментарии: 4Публикации: 2558Регистрация: 14-12-2012