Структура на Земята: Кората и мантията са последвани първо от течната външна, а след това от твърдата вътрешна сърцевина (Изображение: Thinkstock)
Четене на глас Всичко в центъра на нашата планета се управлява от меки условия: с около три милиона атмосфери налягането там е толкова голямо, че желязото на вътрешното земно ядро ​​не се стопява, въпреки огромната топлина. Колко е горещо обаче, остава неясно - експеримент, проведен преди 20 години, достигна значително по-ниски стойности от теоретичните изчисления. По-голяма яснота сега осигурява друг опит на френски изследователи. Те коригират по-ранното четене с хиляда градуса и по този начин помагат за съгласуване на теорията и наблюденията. Той е движещата сила и двигателят на нашата планета: без земното ядро, разделено на твърда вътрешна и течна външна част, земята няма да има защитно магнитно поле, няма вулкани и да не се носят континентални плочи. Защото само движението на течната смес от желязо-никел около твърдата вътрешна сърцевина и големият скок на топлина от сърцевината към горната мантия могат да причинят тези явления. Моделите показват, че във външната сърцевина трябва да преобладават температури от най-малко 4000 Келвина и налягане над 1, 3 милиона атмосфери. Но по-нататък, в центъра на планетата, нещата стават още по-крайни. Косвени измервания с помощта на сеизмични вълни показват, че вероятно има налягане от около 3, 3 милиона атмосфери (330 гигапаскали).

„Колко е горещо там, но не може да бъде определено чрез тези измервания“, обясняват Симоне Анзелини от Френския комисариат за енергийни изследвания в Арпайон и нейните колеги. Но именно тази температура е решаваща за почти всички модели на геофизичните процеси, в които участва ядрото на Земята. Освен всичко друго, многобройни изследователски групи вече се опитват да изчислят тази стойност теоретично, например чрез термодинамично моделиране.

Друг подход е да се възпроизведат условията във вътрешното ядро ​​на земята в лабораторията и да се провери кога желязото се топи при налягане като във вътрешното ядро. Трудно е обаче да се определи точно точката на топене, което прави измерванията неточни. Наред с други неща, както теоретичните, така и практическите проучвания са дали много различни резултати. "Прогнозните стойности варират между 4850 и 7 600 Kelvin", казват изследователите.

Железни бучки в дисплея на диамантената преса

За да осигурят по-голяма яснота, Анзелини и нейните колеги проведоха лабораторен експеримент, използвайки нова техника за по-точно определяне на точката на топене на желязото. Вместо това те поставиха мъничка бучка желязо точно между върховете на два диамантени перфоратора - само този материал е достатъчно твърд, за да издържи на огромния натиск. След това и двата диамантени накрайници бавно се притискат заедно все повече и повече, докато налягането между тях не съответства на повече от два милиона атмосфери. Междувременно лазерен лъч нагрева ансамбъла, инсталиран в изолирана камера за проби до температури от 3000 до 5000 Келвин. Целта беше да се намери точно топлината, при която желязната буца започна да се топи под натиска.

И в този момент иновацията влезе в игра: Изследователите използваха ултра фин рентгенов лъч, за да наблюдават структурата на желязото. Използвайки дифракционната схема на лъчите, те успяха да определят почти до втория точно кога се подрежда разположението на железните атоми и те се променят от кристално в течно състояние. Резултатът: При 2, 2 милиона атмосферно налягане точката на топене на желязната буца беше около 4800 Келвин - апаратите не се повишиха. Но използвайки измерените криви за различни налягания и температури, изследователите успяха да екстраполират до условията на границата между вътрешното и външното ядро ​​на Земята. Те стигнаха до 630 Kelvin - с възможни отклонения от 500 K нагоре или надолу.

„Стойността ни е с около 1000 Келвин по-висока от предишния експеримент“, казват Анзелини и нейните колеги. По този начин той се вписва много по-добре в предишните теоретични изчисления и допълнително стеснява обхвата на възможните температури на ядрото. Също с моделите за топлинен транспорт от сърцевината до долната мантия новата стойност се съгласува добре и следователно предоставя добра основа за по-нататъшни проучвания.

Симоне Анзелини (Commissariat à l'Energie Atomique, Arpajon) и др., Science, doi: 10.1126 / science.1233514 © wissenschaft.de - === Наджа Подбрегар

© science.de

Препоръчано Избор На Редактора