Материјата која е мешавина од цврстa материја и течности може да ги објасни особеностите на центарот на планетата.
Необичен материјал кој се однесува како мешавина од течност и цврста материја би можел да биде скриен длабоко во Земјата. Компјутерските симулации опишани во две студии сугерираат дека материјалот во внатрешното јадро на Земјата, кое вклучува железо и други полесни елементи, може да биде во „суперионска“ состојба. Тоа значи дека додека железото останува стабилно, како во цврста состојба, полесните елементи течат како течност, пишува Science News.
Истражувањето дава потенцијален увид во внатрешната работа на мистериозна, недостапна област на планетата. Според конвенционалните научни сознанија, јадрото на Земјата се состои од течно надворешно јадро кое опкружува цврсто внатрешно јадро (SN: 1/28/19). Но, освен сознанието дека внатрешното јадро е богато со железо, научниците не знаат точно кои други елементи се присутни и во која количина.
„Внатрешното јадро е многу тешко да се проучува само затоа што е толку длабоко под нашите нозе“, вели геофизичарот Hrvoje Tkalčić од Австралискиот национален универзитет во Canberra.
Збунети истражувачи
Сеизмичките бранови предизвикани од земјотреси можат да поминат низ внатрешното јадро, давајќи индиции за тоа што има внатре, но мерењата на овие бранови ги оставија истражувачите збунети. Брзината на еден вид бран, наречен бран на смолкнување, е помала од очекуваната за цврсто железо или за многу видови железни легури – мешавини на железо со други материјали.
„Тоа е мистерија за внатрешното јадро“, вели геофизичарот Yu He од Кинеската академија на науките во Guiyang.
Во новото истражување, тој и неговите колеги симулирале група од 64 атоми на железо, заедно со различни видови полесни елементи – водород, јаглерод и кислород – под притисокот и температурите што се очекуваат за внатрешното јадро. Во нормална цврста формација, атомите се редат во подредена мрежа, цврсто држејќи ги своите позиции. Во суперјонскиот материјал, некои од атомите се уредно распоредени, како во цврстата материја, додека другите се „слободни духови“ како течност што се лизга директно низ цврста решетка. Во симулацијата, истражувачите откриле дека, полесните елементи се движеле додека железото останало на своето место.
Тој статус на супериорност ги забави смолкнуваните бранови, објавија истражувачите на 9 февруари во списанието Nature, сугерирајќи дека чудна фаза на материјата може да ја објасни неочекуваната брзина на смолкнуваниот бран измерена во внатрешното јадро. Смолкнувачките бранови, познати и како секундарни или S бранови, ја движат Земјата вертикално на нивната насока на движење, како бранови кои се движат по јажето за скокање кое се движи нагоре и надолу. Другите бранови, наречени примарни или P бранови, ја компресираат и ја шират Земјата во насока паралелна со нивниот пат, како хармоника.
За да го објаснат внатрешното јадро, научниците мора да најдат комбинација од елементи што се во согласност со сè што научниците знаат за внатрешното јадро, вклучувајќи ја брзината на бранот S, брзината на бранот P и густината.
„Треба да ги усогласите сите три работи, инаку не функционира“, вели физичарот John Brodholt одUniversity College London.
Симулација на внатрешното јадро
Во студија објавена во август 2021 година во Earth and Planetary Science Letters, Brodholt и неговите колеги го направија токму тоа. Симулацијата на атоми на железо, силициум и водород ги репродуцира познатите карактеристики на внатрешното јадро. Во симулацијата, материјалот е суперјонски: железото и силициумот останале на своето место додека водородот течел како течност.
Но, Brodholt забележува дека нивниот резултат е само едно можно објаснување за својствата на внатрешното јадро. Тој и неговите колеги претходно пронашле други комбинации на елементи кои би можеле да го објаснат внатрешното јадро без суперионизам, вели тој, оставајќи го нерешено прашањето што се крие под најдлабоките длабочини на Земјата.
Друга загатка за срцето на Земјата е фактот дека структурата на внатрешното јадро се менува со текот на времето. Ова претходно беше толкувано како доказ дека внатрешното јадро ротира со различна брзина од остатокот од Земјата. Но, Тој и соработниците сугерираат дека ова би можело да биде резултат на движењето на светлосни елементи слични на течност кои се вртат во јадрото и ја менуваат дистрибуцијата на елементите со текот на времето.
„Овој труд на некој начин нуди објаснување за двата од овие феномени“ – бавната брзина на бранот на смолкнување и структурата што се движи – вели Tkalčić, кој не бил вклучен во ниту една нова студија.
Недостигаат лабораториски експерименти кои би покажале како овие комбинации на елементи се однесуваат во услови на внатрешното јадро, вели геофизичарот Daniele Antonangeli од Универзитетот Sorbonne во Париз, кој не бил вклучен во новото истражување. Ваквите тестови би можеле да помогнат да се потврди дали симулациите се точни.
Претходните експерименти пронашле докази дека водениот мраз може да стане суперјонски, можеби под услови во Уран или Нептун, но истражувачите сè уште не успеале да создадат услови за кои се верува дека постојат во јадрото на Земјата. Така, научниците ќе мора да продолжат да ги прават тестовите до понатамошни крајности, вели Antonangeli.
„Експерименталистот во мене копнее да види експериментална потврда на ова“.
