Раскрыта загадка внутреннего ядра Земли

Раскрыта загадка внутреннего ядра Земли

Ученые раскрыли загадку формирования земного ядра, окруженного оболочкой из расплавленного железа. Оказалось, что теплопроводность железа допускает остывание центра Земли не менее 1-1,3 миллиарда лет назад. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Магнитное динамо Земли создается за счет конвекции расплавленного железа во внешнем ядре. Она приводится в действие двумя механизмами: тепловой конвекцией, вызванной колебаниями температуры, и композиционной конвекцией, при которой легкие элементы, высвобождаемые на границе внутреннего ядра, поднимаются через жидкое внешнее ядро. Однако до кристаллизации твердого ядра в ядре Земли была возможна только тепловая конвекция.

Исследователи поставили эксперимент, в ходе которого изучили теплопроводность железа при давлении и температуре, которые характерны для ядра. Это позволило оценить количество тепла, идущего от внешнего ядра к внутренней мантии. Образец железа нагрели с помощью лазера, а для создания экстремального давления использовали алмазную наковальню. Давление в ядре Земли колеблется от 135 до 330 гигапаскалей от внешней границы до границы внутреннего ядра, а температура достигает 3,7-4,7 тысячи градусов Цельсия.

Теплопроводность железа в таких условиях играет важную роль при остывании и кристаллизации внутреннего ядра. Оказалось, что отток тепла соответствует верхней границе времени остывания ядра, составляющей более миллиарда лет назад. Присутствие магнитных материалов в породах, датируемых 1-1,5 миллиарда лет назад, показывает, что примерно в это же время произошло увеличение напряженности магнитного поля.