Французские физики провели эксперимент, моделируя условия в ядре Земли, чтобы определить его температуру. Результаты этого исследования указывают на то, что температура твердого железного ядра Земли составляет около 6 тысяч градусов по Цельсию. Узнайте, как ученые получили информацию о состоянии ядра Земли и какую роль сыграло использование рентгеновского излучения. | NOCFN
Cодержание
Французские физики провели эксперимент, моделируя условия в ядре Земли, чтобы определить его температуру. Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Science, указывают на то, что температура твердого железного ядра Земли составляет около 6 тысяч градусов по Цельсию. Это значение на тысячу градусов выше, чем предыдущие оценки.
Экстраполяция лабораторных данных
Ученые получили информацию о состоянии ядра Земли путем экстраполяции лабораторных данных. В ходе эксперимента, им удалось зафиксировать точку плавления железа при давлении в 200 гигапаскалей (2 миллиона атмосфер) — 4800 градусов по Цельсию. Используя эти данные, физики вычислили температуру, при которой железо становится жидким под давлением в 330 гигапаскалей, что соответствует условиям в земном ядре.
Фиксация фазового перехода
Одной из наиболее сложных задач во время эксперимента было фиксирование фазового перехода железа из твердого состояния в жидкое. Нагретый лазером образец в течение нескольких секунд вступал в химическую реакцию с покрытием лабораторного контейнера, что нарушало условия эксперимента.
См. также
Использование рентгеновского излучения
Для определения структуры железа ученые использовали направленное рентгеновское излучение синхротронной установки. Дифракционная картина прохождения рентгеновских лучей через кристаллическую решетку металла менялась вместе с изменением структуры решетки в момент плавления. Эти данные позволили физикам сделать вывод о том, что разница между температурой твердого и жидкого ядра Земли составляет более полутора тысяч градусов по Цельсию.
Важность для понимания магнитного поля Земли
Установленная разница в температуре между твердым и жидким ядром Земли подтверждает теории, связанные с происхождением магнитного поля планеты. Магнитное поле Земли возникает благодаря перемещению жидкого металла в ядре, включая конвекцию.
Интересно отметить, что ранее, в 2012 году, группа физиков воспроизвела условия земного ядра для подтверждения гипотезы об электропроводности оксида железа в мантии планеты.
История изучения ядра Земли
Исследование ядра Земли является сложной задачей, поскольку прямых данных о нем нет. Все сведения о ядре получены косвенными геофизическими или геохимическими методами.
Первые предположения о существовании области повышенной плотности внутри Земли были высказаны Генри Кавендишем в 18 веке, который вычислил массу и плотность планеты и обнаружил, что они значительно превышают плотность поверхностных пород.
В 1936 году датский сейсмолог Инге Леманн открыла существование твёрдого внутреннего ядра Земли, изучая сейсмические волны землетрясений. Она обнаружила, что сейсмические волны отражаются от границы внутреннего ядра и могут быть зафиксированы на поверхности Земли. Это открытие было подтверждено в дальнейших исследованиях.
Наиболее ранние гипотезы о происхождении ядра предлагали, что оно образовалось в результате гравитационной дифференциации первоначальной Земли в период ее роста. Альтернативные гипотезы утверждали, что ядро возникло еще в протопланетном облаке.
Сегодня ученые продолжают исследования, чтобы лучше понять свойства и состав ядра Земли. Новые исследования предполагают, что состояние внутреннего ядра может варьироваться от твердого до жидкого, что открывает новые возможности для изучения этой загадочной части нашей планеты.
См. также
Что нам скажет Википедия?
Новое исследование, изначально опубликованное в Physics of the Earth and Planetary Interiors, предполагает, что состояние внутреннего ядра нашей планеты варьируется от твердого до полумягкого и даже жидкого.
«Чем больше мы изучаем [ядро], тем больше понимаем, что это не просто скучный кусок железа, — комментирует исследование Джессика Ирвинг, сейсмолог из Бристольского университета в Англии. — Мы находим совершенно новый скрытый мир».
