Геохимики заподозрили у Марса твердое внутреннее ядро

Согласно моделям, марсианское ядро гораздо сильнее обогащено легкими элементами, чем земное. Это означает, что процесс формирования планет из первичного вещества происходил по-разному.

Ученые склоняются к тому, что железное ядро Марса легировано серой. Ее было много в солнечной туманности, из которой сформировалась наша планетная система. Во время расслоения недр сера показывала сродство к железу, а процесс выделения ядра проходил в недостаточно восстановительных и высокотемпературных условиях для концентрации других легких элементов, например кремния или кислорода. 

Прямых данных об отвердении марсианского ядра нет, как и доказательств, что оно полностью жидкое. С помощью сейсмических наблюдений удалось нащупать границу мантии и ядра, а расчеты плотности показали, что внешняя оболочка ядра находится в расплавленном состоянии. Что там глубже — пока не ясно. Но если внутреннее ядро существует, то его радиус не более 750 километров. 

Если принять гипотезу твердого внутреннего ядра, то в процессе охлаждения и отвердевания главную роль играет поведение системы Fe-FeS. При определенных условиях из расплава могут начать кристаллизоваться либо железо, либо его сульфиды. Чем ближе к центру планеты, тем выше вероятность выделения фазы, богатой серой. 

Чтобы это проверить, ученые из Германии, Франции и Бельгии провели серию лабораторных экспериментов. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Исследователи синтезировали кристаллическую структуру, описываемую формулой Fe_4+xS₃, при давлении почти 15 гигапаскалей и температуре 1150 кельвин. Затем исследовали ее состав, плотность и возможную роль в формировании твердого внутреннего ядра. 

По расчетам, давление в центре Марса достигает 40 гигапаскалей, а температура — приблизительно 1970 кельвин. В этих условиях тугоплавкий сульфид Fe_4+xS₃ стабилен. Но если температура в центре планеты падает ниже 1960 кельвин, вещество начинает кристаллизоваться.

Такой сценарий предполагает, что железный расплав содержит 17-25 процентов серы по массе. Если серы — 7-12 процентов по массе, то при охлаждении ядра в его верхней оболочке должны выпадать «железные хлопья», которые вновь расплавятся по мере опускания к центру. 

Эта предварительная работа показала, что у современного Марса может быть твердое внутреннее ядро или оно появится в будущем при охлаждении недр. Для уточнения гипотезы нужны новые эксперименты. 

Татьяна Пичугина

157 статей

Журналист с опытом: обучалась в журнале «Химия и жизнь», работала в «Вокруг света», «Известия», «Вечерняя Москва», «ТрВ», «МК в Серпухове» и РИА Новости. За годы работы освещала темы науки, общества и культуры, стараясь излагать факты ясно и без излишних деталей. В работе предпочитает придерживаться сбалансированного и сдержанного стиля изложения.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram