Wysokie temperatury i ogromne ciśnienie sprawiają, że wewnętrzne jądro Ziemi jest stałe – zgodnie z popularną teorią. Wydaje się jednak, że jest to prawdą tylko częściowo.

AUSTIN – Nie ma drugiego miejsca na Ziemi, gdzie temperatury i ciśnienia byłyby tak wysokie jak te. Ciśnienie ściska atomy żelaza wewnątrz Ziemi, tworząc solidny rdzeń wewnętrzny. Jednak nawet w tak ekstremalnych warunkach nadal jest miejsce na ruch, jak pokazuje obecnie zespół badawczy.

Naukowcy z USA i Chin odkryli, że pewne grupy atomów żelaza w wewnętrznym jądrze Ziemi mogą się szybko poruszać. Wydaje się, że potrafią zmieniać pozycje w ułamku sekundy, zachowując jednocześnie podstawową metalową strukturę żelaza. Ten rodzaj ruchu nazywany jest „ruchem masowym”. Na co dzień można je spotkać w stadach ptaków czy stadach zwierząt, ale także w tłumie czy w ruchu samochodowym.

Atomy w wewnętrznym jądrze Ziemi mogą poruszać się z zaskakującą prędkością

Wracając do jądra Ziemi: Naukowcy nie mogą go zbadać bezpośrednio, ponieważ wewnątrz Ziemi jest bardzo gorąco, a ciśnienie jest bardzo wysokie. Jednak korzystając z testów laboratoryjnych i modeli teoretycznych, zespół badawczy nadal znalazł dowody na to, że atomy w wewnętrznym jądrze Ziemi poruszają się znacznie bardziej, niż wcześniej sądzono. Odkrycia te mogą pomóc w zrozumieniu szeregu interesujących właściwości jądra Ziemi, które od dawna intrygują naukowców, np. sposobu tworzenia ziemskiego pola magnetycznego.

„Znamy teraz podstawowy mechanizm, który pomoże nam zrozumieć dynamiczne procesy i ewolucję we wnętrzu Ziemi” – mówi Jong-Fu Lin (Uniwersytet w Teksasie), jeden z głównych autorów badania. W czasopiśmie specjalistycznym Postępowanie Narodowej Akademii Nauk opublikowany stał się.

Miniaturowa wersja jądra Ziemi przedstawiająca „zbiorowy ruch” atomów żelaza

Aby dojść do tego wniosku, amerykańsko-chiński zespół odtworzył w laboratorium miniaturową wersję jądra Ziemi. Pierwszym krokiem było wystrzelenie małej żelaznej płyty szybko poruszającym się pociskiem. Naukowcy uzyskali dane dotyczące temperatury, ciśnienia i prędkości, które następnie wprowadzono do modelu komputerowego wykorzystującego uczenie maszynowe do symulacji atomów znajdujących się we wnętrzu Ziemi.

Przy pomocy sztucznej inteligencji w komputerze stworzono „superkomórkę” złożoną z około 30 000 atomów, którą zespół badawczy wykorzystał teraz między innymi do dokładniejszego przewidywania właściwości atomów. To, co zaobserwował zespół, było nieoczekiwane: grupy atomów przemieszczały się i zamieniały miejscami, zachowując jednocześnie podstawową sześciokątną strukturę atomów.

Wewnętrzne jądro Ziemi jest bardziej miękkie i elastyczne, niż przewidują badania

Ten nieoczekiwany ruch atomów może wyjaśnić, dlaczego pomiary sejsmiczne wewnętrznego jądra Ziemi pokazują, że jest ono bardziej miękkie i bardziej elastyczne, niż oczekiwano przy wysokich ciśnieniach. twierdzi zespół badawczy. Niedawno inny zespół badawczy zasugerował, że ciekłe żelazo może być uwięzione w wewnętrznym jądrze Ziemi.

„Naszym wielkim odkryciem jest to, że stałe żelazo głęboko wewnątrz Ziemi staje się zaskakująco miękkie, ponieważ jego atomy mogą poruszać się znacznie bardziej, niż możemy sobie wyobrazić” – wyjaśnia Yujun Zhang (Uniwersytet w Syczuanie), współautor obecnego badania. „Ten wzmożony ruch sprawia, że rdzeń wewnętrzny jest mniej sztywny.” Jest słabszy na siły ścinające. (niezapłacony rachunek)