Внутреннее ядро Земли может быть насыщено кислородом

Ядро Земли может содержать запасы кислорода, заявили ученые из Колумбийского университета. Они провели эксперимент, в ходе которого воссоздали экстремальные условия глубоких недр планеты, сообщает The Innovation.

Известно, что температура в ядре составляет около 6000К (почти как на поверхности Солнца), а давление достигает трех миллионов атмосфер. Оно находится далеко за пределами досягаемости научных приборов. Поэтому ученые могут судить о его плотности и химическом составе только по сейсмическим сигналам, порождаемым землетрясениями.

Считается, что в ядре могут присутствовать легкие элементы, но их тип и количество все еще неизвестны. Ученые полагают, что это сера, кремний, водород и углерод. В условиях экстремально высоких температур и давления они смешиваются с чистым железом, образуя различные сплавы.

При этом наличие кислорода в ядре обычно не рассматривали. В поверхностных или мантийных средах никогда не находили богатые железом сплавы Fe-O – содержание кислорода во всех известных оксидах железа составляет не менее 50%.

Авторы нового исследования воссоздали мини-ядро Земли, поместив образцы чистого железа и оксида на кончики алмазной наковальни и нагрев высокоэнергетическим лазерным лучом. Результаты показали, что химическая реакция между этими веществами происходит при давлении выше 220-260 ГПа и температуре 3000 К. Продукт реакции по структуре отличается и от чистого железа, и от оксида.

Эксперимент также показал, что богатый железом сплав Fe-O может стабильно существовать примерно при 200 ГПа. В таких условиях он формирует гексагональную плотно упакованную структуру, где слои кислорода расположены между слоями железа (атомная конфигурация Fe28O14).

«Механические и термические свойства сплава нуждаются в дальнейшем изучении в будущем», – отметили авторы научной работы.

Знание химического состава ядра позволит ученым понять, как формировалась Земля и другие планеты земного типа. Ранее был описан механизм зарождения алмазов на большой глубине. При этом происходит реакция, подобная химической коррозии стали.