Атмосфера и литосфера, твердая кора нашей планеты, скрывают под собой толстый слой расплавленной мантии и тяжелое ядро. В прошлом оно оставалось сильно раскаленным и было расплавлено целиком. Однако ядро быстро остывало и около 1,5 млрд лет назад частично затвердело, после чего твердая часть, увеличиваясь в размерах, «осела» у самого центра планеты. С тех пор у Земли имеется двойное ядро, состоящее из расплавленной внешней и твердой внутренней частей.
В отличие от литосферы, основным элементом в которой является кремний, ядро приняло на себя львиную долю тяжелых элементов планеты. Понимая состав той части исходного протопланетного облака, из которого сформировалась Земля, и зная сегодняшний состав литосферы, геологи вычислили примерные количества этих элементов, которые забрало ядро планеты. По этим (и некоторым другим) данным, оно на 85 процентов состоит из железа и на 10 – из никеля, образующих сплав.
Судьбу оставшихся 5 процентов (по массе) может решить недавняя работа Эйджи Охтани (Eiji Ohtani) и его коллег из японского Университета Тохоку. Результаты этой работы ученые представили на прошедшей недавно очередной встрече Американского геофизического сообщества (AGU). О ней же Охтани рассказал в интервью для BBC News.
До сих пор различными гипотезами выдвигались разные кандидаты на роль этого 5-процентного «недостающего звена», в том числе сера и кислород. Однако японские геологи провели лабораторные эксперименты, воссоздав условия высокой температуры и давления, которые существуют во внутреннем ядре Земли – а это порядка 5,4 тыс. °C и 3,6 млн атмосфер. В таких условиях они исследовали свойства различных сплавов железа, никеля и других элементов, моделируя прохождение сквозь них сейсмических волн.
Движение этих волн остается в геологии единственным методом изучения земного ядра, и к реально наблюдаемой картине ближе всего оказались свойства волн, проходивших в лаборатории сквозь железо-никелевый (83:9) сплав с добавлением заметной доли кремния. По словам авторов, их эксперименты еще не закончены и им еще предстоит точно проверить все варианты, но пока что кремний выглядит самым перспективным кандидатом на роль «недостающих 5 процентов» в составе внутреннего ядра нашей планеты.
Наука
Роман Фишман
