Ученые из Великобритании выдвинули новую гипотезу, согласно которой формирование твердого внутреннего ядра Земли стало возможным благодаря высокому содержанию углерода в его составе. Согласно их расчетам, для запуска процесса кристаллизации массовая доля этого элемента должна составлять как минимум 3,8%.
Исследование, подробно изложенное в журнале *Nature Communications*, проливает свет на давнюю научную загадку. Внутреннее ядро нашей планеты представляет собой растущий твердый шар из железосодержащего сплава, который постепенно увеличивается по мере остывания и затвердевания жидкого внешнего ядра. Однако физика этого процесса долгое время не поддавалась объяснению. Теоретические модели показывали, что для замерзания чистого железа потребовалось бы колоссальное переохлаждение на 800–1000 °C, что противоречит реальным геологическим данным, указывающим на максимальную разницу температур всего в 250 градусов.
Чтобы разрешить это противоречие, исследователи провели сложное компьютерное моделирование на атомном уровне. Они воссоздали условия чудовищного давления и температуры, царящие в земном ядре, и изучили, как различные легкие элементы-примеси кремний, сера, кислород и углерод влияют на кристаллизацию железа.
Результаты показали, что кремний и сера выступают в роли ингибиторов, лишь замедляя образование кристаллов. Углерод же, напротив, является мощным катализатором этого процесса. Моделирование продемонстрировало, что при концентрации углерода в 2,4% необходимое переохлаждение снижается до 420 °C, а при содержании в 3,8% до приемлемых 266 °C, что хорошо согласуется с реальными оценками.
Это открытие позволяет предположить, что углерода в ядре Земли может быть значительно больше, чем предполагалось ранее, и что именно этот элемент сыграл ключевую роль в зарождении и росте твердого ядра. По словам авторов работы, на сегодняшний день это единственная гипотеза, которая правдоподобно объясняет существование внутреннего ядра в его современном виде.
«Наше исследование предоставляет уникальную возможность заглянуть в химический состав региона Земли, который человечество никогда не сможет достигнуть напрямую», прокомментировал ведущий автор исследования Альфред Уилсон, научный сотрудник Университета Лидса, сообщает "Труд".
Обратите внимание: Стали известны три простые слова, которые никогда нельзя произносить по телефону другим людям