Ядро Земли является кристаллом с кубической решёткой

Профессор Бёрье Йоханссон (Börje Johansson) и его коллеги из университета Уппсалы (Uppsala Universitet) и шведского королевского института технологий (Royal Institute of Technology) получили косвенное подтверждение своей оригинальной теории строения ядра Земли.

Твёрдое железное ядро Земли обладает кристаллической структурой с объемноцентрированной кубической решеткой (в одной ячейке такой решётки атомы расположены по углам куба и ещё один атом — в центре куба). К такому выводу пришли исследователи из Уппсалы и Стокгольма.

Они нашли объяснение загадочному феномену: упругие волны проходят через ядро заметно быстрее в направлениях, параллельных оси вращения планеты, нежели в направлениях, параллельных экватору. При температуре и давлении, которые царят в сердцевине Земли, по существующим представлениям о поведении железа, такой анизотропии быть не должно.

Ещё в 2003 году Йоханссон и его коллеги опубликовали работу, в которой объясняли, как анизотропия ядра связана с его структурой. Теперь они составили компьютерную модель, которая показала поведение ядра при разном его кристаллическом строении. Компьютер вычислял реакцию на упругие волны нескольких миллионов атомов, сильно взаимодействующих друг с другом, что достаточно много для обобщения результатов численного эксперимента на всё ядро.

"Мы обнаружили, что объемноцентрированная кубическая решетка из атомов железа является единственной структурой, которая может соответствовать данным экспериментальных наблюдений" — заявил Бёрье Йоханссон.

При этом профессор подчеркнул, что большая диагональ этой решётки ориентирована параллельно оси вращения планеты. Разница в скорости волн на 12% была также получена и в натурном моделировании земного ядра (высокое давление и температура) в установке с алмазной наковальней. Это удивительный и неожиданный результат, учитывая симметрию кубической решётки.

Если это открытие подтвердится, геофизикам придется пересмотреть представление о земном ядре, что повлечёт за собой и пересмотр оценок теплового баланса ядра и стабильности магнитного поля планеты, которые напрямую зависят от кристаллической структуры ядра.

Ранее в расчётах такого рода предполагалось, что кристаллическая решётка ядра Земли обладает гексагональной структурой.

"Это исследование открывает новые перспективы для нашего понимания Земли в прошлом, настоящем и будущем", — заявила Наталья Скородумова, один из участников данной работы.

Свои расчёты и выводы учёные опубликовали в статье в журнале Science.