Внутреннее ядро Земли может находиться в суперионном состоянии, то есть промежуточной фазе между твердой и жидкой формой. Соответствующее исследование провели представители Китайской академии наук, сообщает Nature.
На поверхности Земли мы обычно имеем дело с тремя состояниями материи: твердым, жидким и газообразным. Но когда вещества подвергаются сильному давлению или нагреву, что типично для недр планеты, они могут переходить в другие, более необычные формы.
Суперионная материя находится между жидкостью и твердым телом. Молекулы в ней распадаются на атомы кислорода и водорода. Первые образуют трехмерную решетку, а вторые свободно перемещаются вокруг них.
Суперионный водяной лед может составлять основную массу гигантских ледяных планет, таких как Нептун и Уран. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такая материя есть и на нашей планете, глубоко под поверхностью.
Отличие заключается лишь в том, что ядро Земли сделано не из воды, а из металлического сплава. В его состав входят железо, никель и несколько других гораздо более легких элементов, таких как водород и углерод. Атомы железа образуют трехмерную твердую структуру, а легкие элементы обтекают ее, как жидкость.
Внутреннее ядро Земли достигает температуры, аналогичной поверхности Солнца, а давление в 3,7 миллиона раз превышает поверхностное. Чтобы получить о нем больше данных, ученые измеряют и анализируют проходящие через центр планеты сейсмические волны.
Авторы нового исследования использовали компьютерное моделирование, чтобы увидеть, как сейсмические волны проходят через сплав из железа, водорода, углерода и кислорода под огромным давлением и высокой температурой. Результаты показали, что ядро менее плотное, чем чистое железо, поэтому в него должны входить более легкие элементы, и оно относительно мягкое.
Ученые подчеркнули, что для полного понимания свойств ядра потребуется провести еще много анализов. Так, до сих пор неизвестно, почему сейсмические волны проходят сквозь него с разной скоростью. Но моделирование помогло им сделать «существенный шаг вперед».
Ранее ученые воссоздали давление ядра Земли. Эксперимент провели в лаборатории.