Учёные провели исследование связей твёрдого земного ядра через сверхвысокое переохлаждение жидкого металла

Учёные представили новую модель процесса кристаллизации, отвечающую за образование твёрдого внутреннего ядра Земли. Основное внимание уделяется увеличению переохлаждения — когда жидкое вещество остывает ниже своей температуры плавления, прежде чем начать твердеть.

Традиционные модели, основанные на чистоте железа, не могут объяснить текущие наблюдения. Химические ядра меньше и менее плотны, чем ожидается, процесс кристаллизации должен происходить быстрее. Сейсмологические данные показывают, что реальный размер твёрдого ядра на 1-2% меньше расчётного.

Ключевое открытие заключалось в том что в составе ядра земли, кроме железа и углерода присутствуют элементы легкоплавких примесей, таких как кислород или кремний. Моделирование показало, что даже небольшое количество элементов (около 2,4% в составе) значительно снижает температуру начала этой кристаллизации. Для инициирования процесса достаточно переохлаждения жидкого ядра на 420°С ниже температуры плавления.

Данные сейсмических волн (P- и S-волн), исходящих через ядро, использовались для проверки модели. Результаты согласованы с потолочной консолью внутреннего источника, которая на 10% ниже, чем у чистого железа. Исследование уточняет, что ядра не могут состоять только из железа и никеля, поэтому требуется добавление дополнительных элементов для соответствия наблюдаемым свойствам.

Новая модель кристаллизации — это инструмент для понимания тепловых и механических процессов, влияющих на геодинамику.

Источник: hi-tech