• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
15.12.2022
Александра Медведева
619

Внутреннее ядро Земли может быть богато кислородом

4.8

Ранее считалось, что кислорода, скорее всего, нет в составе железного внутреннего ядра Земли. Однако в новом эксперименте ученые смогли смоделировать экстремальные условия этой среды и получить богатый железом сплав Fe-O, который может существовать при температуре более 2700 градусов Цельсия и давлении в 300 гигапаскалей.

© Jin Liu

Кислород, необходимый для жизни большинства существ, — один из самых распространенных химических элементов на Земле. Однако до сих пор оставалось загадкой, присутствует ли он во внутреннем ядре нашей планеты, состоящем практически полностью из железа. Если да, то в какой форме кислород существует в условиях экстремально высоких температуры и давления?

Теперь ученые из Центра передовых исследований науки и технологий в области высоких давлений (Китай) и Колумбийского университета (Колумбия) показали, что богатые железом сплавы Fe-O остаются стабильными при давлении практически в 300 гигапаскалей (примерно три миллиона атмосфер) и температуре более 2700 градусов Цельсия. Результаты исследования, опубликованные в журнале The Innovation, доказывают, что кислород может существовать в твердом внутреннем ядре нашей планеты.

Внутреннее ядро Земли остается одним из самых загадочных мест на планете. Давление в нем может достигать 360 гигапаскалей, а температура — 5400 градусов Цельсия, практически как на поверхности Солнца. Так как ядро находится далеко за пределами досягаемости человека, ученые могут сделать выводы о его плотности и химическом составе только по косвенным сейсмическим сигналам.

Считается, что легкие элементы могут находиться в ядре, но вопрос об их типе и концентрациях до сих пор остается спорным. Космохимические и геохимические данные свидетельствуют о том, что ядро должно содержать серу, кремний, углерод и водород. Эксперименты и расчеты также подтвердили, что эти элементы смешиваются с чистым железом с образованием различных сплавов.

Однако наличие кислорода в ядре обычно исключают. В основном это связано с тем, что богатые железом сплавы Fe-O никогда не обнаруживали на поверхности или в мантийной среде. Хотя ученые пытались синтезировать соединения оксида железа с составом, богатым железом, такие вещества еще не находили.

Чтобы приблизиться в эксперименте к температуре и давлению ядра Земли, авторы новой работы поместили железо и оксид железа на кончики двух алмазных наковален и нагрели их высокоэнергетическим лазерным лучом. Оказалось, химическая реакция между этими веществами происходит при давлении выше 220-260 гигапаскалей температуре в 2700 градусов Цельсия.

Теоретический поиск кристаллической структуры полученного богатого железом сплава Fe-O показал, что он может стабильно существовать в условиях земного ядра. При этом новые сплавы Fe-O образуют гексагональную плотноупакованную структуру, в которой кислородные слои расположены между слоями железа и стабилизируют структуру. Такой механизм создает множество плотноупакованных слоев. Дальнейшие расчеты продемонстрировали, что богатые железом сплавы Fe-O — металлические, в отличие от обычных оксидов железа при низких давлениях.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
8 часов назад
Мария Азарова

Авторы нового исследования провели эксперимент почти с 70 собаками разных пород, чтобы узнать, как они реагируют на вой одного волка и целой стаи.

2 часа назад
Алиса Гаджиева

В Северной Ирландии нашли неолитическое поселение возрастом не менее 5800 лет. Пока не ясно, почему люди обосновались именно там, но известно, что спустя тысячелетия за эти земли воевали могущественные королевства.

Вчера, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

1 февраля
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: