Ученые, возможно, выяснили, почему ядро Земли остается твердым

16 Февраля 2017 в 18:30, Николай Хижняк 12 871 просмотр 28

У ученых, кажется, появилось новое объяснение тому, почему земное ядро сохраняет твердое состояние, несмотря на то что его температура выше, чем температура поверхности Солнца. Оказывается, это может быть связано с атомной архитектурой кристаллизованного железного «шарика», расположенного в центре нашей планеты.

Исследователи предполагают, что для земного ядра может быть свойственно никогда невиданное доселе атомное состояние, которое позволяет ему выдерживать невероятные температуры и давление, характерные, согласно расчетам, для центра нашей планеты. Если ученые правы в этом вопросе, то это, возможно, поможет решить еще одну загадку, которая не давала покоя многие десятилетия.

Группа исследователей из шведского Королевского технологического института в Стокгольме использовали Triolith – один из самых производительных суперкомпьютеров страны – для симуляции атомного процесса, который бы мог происходить на глубине около 6400 километров под поверхностью земли. Как и в случае с любым другим металлом, атомные структуры железа способны изменяться под воздействием изменения температуры и давления. При комнатной температуре и при обычном давлении железо находится в так называемой фазе объёмно-центрированной кубической структуры (ОЦК) кристаллической решетки. Под высоким же давлением решетка переходит в гексагональную плотноупакованную фазу. Этими терминами описывается расположение атомов внутри кристаллической решетки металла, которые, в свою очередь, отвечают за прочность и другие его свойства, вроде того, останется ли металл в этом случае в твердом состоянии или нет.

Ранее считалось, что твердое, кристаллизованное состояние железа в земном ядре объясняется тем, что оно находится в гексагональной плотноупакованной фазе кристаллической решетки, так как условия для ОЦК здесь слишком нестабильны. Однако новое исследование может указывать на то, что среда в центре нашей планеты на самом деле закаляет и уплотняет состояние ОЦК, а не разрушает.

«В условиях земного ядра ОЦК решетка железа демонстрирует ранее невиданную картину диффузии атомов. ОЦК-фаза проходит под девизом «что меня не убивает, то делает сильнее». Нестабильность способна прервать ОЦК-фазу при низкой температуре, однако высокая температура, наоборот, повышает стабильность этой фазы», — говорит ведущий исследователь Анатолий Белоношко.

В качестве аналогии повышенной активности атомов в железе в центре Земли Белоношко приводит колоду тасующихся карт, где атомы (представленные картами) могут постоянно и очень быстро между собой перемешиваться под воздействием повышенной температуры и давления, но при этом колода остается единым целым. И показатели эти очень впечатляют: в 3,5 миллиона раз выше того давления, что мы испытываем на поверхности, и примерно на 6000 градусов Цельсия выше температура.

Данные, полученные с помощью суперкомпьютера Triolith, также показывают, что до 96 процентов (выше, чем показывали предыдущие расчеты) от массы внутреннего земного ядра, вероятнее всего, приходится именно на железо. Оставшаяся часть приходится на никель и другие легкие элементы.

Еще одна загадка, которая может быть решена благодаря последним исследованиям, заключается в том, почему сейсмические волны двигаются быстрее между полюсами, а не через экватор. Это явление часто называют анизотропией. Исследователи говорят, что особенности поведения ОЦК решетки в железе под воздействием экстремальных условий, свойственных для центра Земли, могут быть достаточны для крупномасштабного эффекта анизотропии, что, в свою очередь, создает для ученых еще одно поле для исследований в будущем.

Важно отметить, что это предположение выведено на базе конкретно взятых компьютерных симуляций внутренних динамических процессов Земли, и на базе других моделей результаты подсчетов могут отличаться. До тех пор, пока мы не придумаем, как опустить на такую глубину соответствующие научные инструменты, мы не сможем со стопроцентной уверенностью говорить о правильности расчетов. А учитывая ту температуру и давление, которые там могут иметь место, получение прямых доказательств активности ядра планеты, возможно, для нас будет и вовсе невозможным.

И все же, несмотря на сложности, важно продолжать подобные исследования, потому что как только мы сможем больше узнать о том, что же на самом деле происходит внутри нашей планеты, у нас будет больше шансов на то, чтобы узнать, что будет дальше.

Ученые, возможно, выяснили, почему ядро Земли остается твердым

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

28 комментариев

  1. Хутор

    Рассчитанная догадка основанная на рассчитанных догадках. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. Lesnick

    Хутор, Вы как АБ на майл новостях под каждой новостью отмечаетесь. Вам за это платят? Извините за нескромный вопрос) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Хутор

      Кто такой АБ?

      Откуда сведения, что я отмечаюсь во всех новостях? Отмечаюсь только в интересных мне темах, можете проверить.

      И почему мне должны платить? Вам же не платят за ведение статистики моих комментов? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Skydreamer

      А как посмотреть где отметился пользователь? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  3. IIIIII

    Ну хотя бы задумываются, уже хорошо! Ведь изучив источник гравитации, не далеко и до левитации и летающих городов. Колоссальные перспективы раскрыв подобные процессы!

  4. voviliamus

    Вау. Открытие ниочем.. Давно известно, что ядро остается твердым потому что высокое давление компенсирует высокую температуру. Чем выше давление в веществе, тем выше температура, при которой вещество плавится или кипит.

  5. voviliamus

    Разве в центре Земли не должно быть нулевое давление так как там нулевая сила тяжести?

  6. sender

    ни кто не задался вопросом на земле есть на венере на марсе нет... чудны дела твои Господи... много где есть больше где нет... аццкого огня на всех не хватило?

  7. Хутор

    На Венере даже на поверхности 450•С и кислотные дожди (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  8. prostreet

    Согласен, Венера , вся достаточно разогретая планета, марс , в свою очередь , достаточно холодный , а на земле , золотая середина, корочка подсохла и сжимается, и давит на житкое внешнее и внутренне ядро , как то так,
    а вообще, если сравнивать три планеты , то здесь не только в температуре дело, дело и в составе , а этот состав в свою очередь, мог появится совсем из разных источников. Например, в землю ударил огромный астероид из железа, а в Венеру нечего не ударялось, а на марс , допустим , падали только ледяные глыбы.
    Корочь нюансов , я так думаю, на столько много, что это ппц просто.
    (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  9. prostreet

    Ой наверное не туда написал, этот коммент для паралельной вселенной))))))) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  10. psihopaho

    Правильный заголовок: ученые предполагают.......... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.