Ученые раскрыли тайну аномально горячего ядра Земли: виновник — 3,8% углерода

Загадка ядра Земли раскрыта углеродом

Новые исследования, проведенные европейскими геохимиками, указывают на то, что для формирования твердого внутреннего ядра нашей планеты на заре ее существования жидкий материал ядра должен был содержать около 3,8% углерода. Присутствие такого количества углерода помогает объяснить аномально высокую температуру ядра. Об этом сообщает ТАСС Наука, ссылаясь на пресс-службу Оксфордского университета в Великобритании.

"Наше открытие потенциально объясняет то, почему формирование внутреннего ядра Земли не привело к значительному падению температуры всего ядра в целом. Присутствие углерода или других легких элементов также позволяет объяснить то, почему ядро значительно менее плотное, чем чистое железо, на что указывают многие недавние сейсмологические исследования", - заявил доцент Оксфордского университета (Великобритания) Эндрю Уолкер.

Исследователи сделали этот вывод, анализируя молекулярные химические процессы. Предполагается, что эти процессы происходили в полностью жидком ядре ранней Земли незадолго до начала формирования его твердой части.

Прежние расчеты указывали, что для старта кристаллизации твердого внутреннего ядра вещество земного ядра должно было охладиться на 800-1000 градусов Цельсия. Тем не менее, такой подход не соответствует нынешнему магнитному полю Земли и относительно скромным размерам ее внутреннего ядра, что мотивировало ученых искать иные пути его возникновения.

Принимая во внимание эту гипотезу, европейские геохимики провели расчеты, чтобы понять, как изменится поведение атомов железа в жидком ядре ранней Земли при добавлении в него небольшого, но существенного количества легких элементов, таких как кремний, углерод, кислород или сера.

Результаты их расчетов продемонстрировали, что введение углерода существенно уменьшает температуру кристаллизации железа внутри ядра. Если содержание углерода составляет 2,4%, температура снижается до 420 градусов Цельсия, а при концентрации 3,8% - до 266 градусов Цельсия. Таким образом, эта модель согласует теоретические предположения с фактически наблюдаемыми данными и дает объяснение правильным размерам и особенностям функционирования внутреннего ядра.

Ученые подчеркивают, что их химическое моделирование подтверждает выводы американских сейсмологов. Четыре года назад эти сейсмологи исследовали особенности структуры колебаний, проходящих через ядро. Их анализ выявил, что многие отклонения в характеристиках таких сейсмических волн можно объяснить наличием примерно 2% углерода в веществе ядра. Теперь, как заключили исследователи, эта теория получила геохимическое подтверждение.

Земное ядро включает в себя два слоя: внутреннее твердое металлическое ядро, расположенное в центре, и внешний жидкий слой, состоящий из железа и никеля, который его окружает. Эта жидкая масса постоянно движется, подобно кипящей воде, создавая магнитное поле. Это поле, в свою очередь, оберегает жизнь на Земле от космического излучения, солнечных вспышек и прочих опасных явлений из космоса.

Геологов уже долгое время занимает вопрос о том, как именно протекает это движение и какие внутриядерные процессы вызывают периодические смены магнитных полюсов Земли, а также ослабление и усиление магнитного поля. Для нахождения ответов на эти вопросы принципиально важно определить точный состав жидкого и твердого ядра, так как даже минимальное количество посторонних элементов способно значительно повлиять на динамику течения потоков внутри ядра.