Ученые находят железный «снег» в ядре Земли

Упрощенный график внутренней Земли, как описано в новом исследовании. Белый и черный слои представляют собой слой суспензии, содержащий кристаллы железа. Кристаллы железа формируются в слое суспензии внешнего ядра (белого цвета). Эти кристаллы “снегом » спускаются к внутреннему ядру, где накапливаются и уплотняются в слой поверх него (черный). Уплотненный слой в Западном полушарии внутреннего ядра (W) толще, чем в восточном полушарии (E).

Внутреннее ядро Земли раскалено, находится под огромным давлением и покрыто снегом, согласно новым исследованиям, которые могли бы помочь ученым лучше понять силы, влияющие на всю планету.

Снег состоит из крошечных частиц железа, гораздо более тяжелых, чем любая снежинка на поверхности Земли, – которые падают из расплавленного внешнего ядра и скапливаются на вершине внутреннего ядра, создавая груды толщиной до 200 миль, которые покрывают внутреннее ядро.

Изображение может звучать как инопланетная зимняя страна чудес. Но ученые, которые руководили исследованиями, сказали, что это сродни тому, как образуются горные породы внутри вулканов.

“Металлическое ядро Земли работает как магматическая камера, о которой мы лучше знаем в земной коре», — сказал Юнг-Фу Лин, профессор Джексонской школы геонаук в Техасском университете в Остине и соавтор исследования.

Исследование доступно в интернете и будет опубликовано в печатном издании журнала JGR Solid Earth 23 декабря.

Юцзюнь Чжан, адъюнкт-профессор Сычуаньского университета в Китае, руководил исследованием. Другие соавторы включают аспиранта школы Джексона Питера Нельсона и Ника Дигерта, ассистента профессора Университета Теннесси, который проводил исследование во время аспирантской стипендии в школе Джексона.

Ядро Земли не может быть взято, поэтому ученые изучают его, регистрируя и анализируя сигналы сейсмических волн (типа энергетической волны), проходящих через Землю.

Однако аберрации между недавними данными о сейсмических волнах и значениями, которые можно было бы ожидать на основе нынешней модели ядра Земли, вызывают вопросы. Волны движутся медленнее, чем ожидалось, когда они проходили через основание внешнего ядра, и они движутся быстрее, чем ожидалось, когда они двигались через Восточное полушарие верхнего внутреннего ядра.

В качестве объяснения этих аберраций в исследовании предлагается железное заснеженное ядро. В начале 1960-х годов ученый С. И. Брагинский предположил, что между внутренним и внешним ядром существует слой шлама, но преобладающие знания о тепловых и напорных условиях в среде ядра опровергли эту теорию. Тем не менее, новые данные из экспериментов с ядроподобными материалами, проведенных Чжаном и взятые из более поздней научной литературы, показали, что кристаллизация возможна и что около 15% самого нижнего внешнего ядра может быть сделано из кристаллов на основе железа, которые в конечном итоге падают вниз по жидкому внешнему ядру и оседают поверх твердого внутреннего ядра.

«Это своего рода странная вещь для размышления», — сказал Дигерт. «У вас есть кристаллы во внешнем ядре, падающие на внутреннее ядро на расстоянии нескольких сотен километров».

Исследователи указывают на накопленный снежный покров как на причину сейсмических аберраций. Шламоподобный состав замедляет сейсмические волны. Изменение размера снежного покрова – более тонкого в восточном полушарии и более толстого в западном – объясняет изменение скорости.

«Внутренняя граница ядра — это не простая и гладкая поверхность, которая может влиять на теплопроводность и плотность ядра”, — сказал Чжан.

В статье сравнивается проявление частиц железа с процессом, происходящим внутри магматических камер ближе к поверхности Земли, который включает кристаллизацию минералов из расплава и слипание их вместе. В магматических камерах уплотнение минералов создает так называемую «кумулятивную породу».»В ядре Земли уплотнение железа способствует росту внутреннего ядра и сжатию внешнего ядра.

А учитывая влияние ядра на явления, которые влияют на всю планету, от генерации его магнитного поля до излучения тепла, которое приводит в движение тектонические плиты, понимание большего о его составе и поведении может помочь в понимании того, как работают эти более крупные процессы.

Брюс Баффет, профессор геологии Калифорнийского университета в Беркли изучает внутренние поверхности планет и не принимал участия в исследовании, сказал, что исследование сталкивается с давними вопросами о недрах Земли и может помочь узнать больше о том, как появилось ядро Земли.

«Соотнесение предсказаний модели с аномальными наблюдениями позволяет нам сделать выводы о возможном составе жидкого ядра и, возможно, связать эту информацию с условиями, которые преобладали в то время, когда формировалась планета”, — сказал он. — Стартовые условия-это важный фактор того, чтобы земля стала той планетой, которую мы знаем.”

Исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая, фондами фундаментальных исследований центральных университетов, школой геонаук Джексона, Национальным научным фондом и Фондом Слоуна.

Следующее

Старлайнер стартует, но не может добраться до станции

Чт Июн 13 , 2019
Boeing конкурирует с SpaceX, чтобы быть первой американской компанией, которая предоставит коммерческие возможности экипажа НАСА. Изображение: Боинг Капсула Boeing Starliner успешно стартовала, но неудача помешала ему состыковаться с МКС. По словам официальных лиц, судно не повреждено и вернется и приземлится в назначенном месте. Это может задержать запланированный полет Starliner с […]