У самому центрі нашої планети розташоване загадкове внутрішнє ядро — розпечена металева куля, про яку ми знаємо дивовижно мало. Що там насправді? Яка температура панує глибоко під ногами? І з чого взагалі складається ця частина Землі? На більшість із цих запитань вчені досі шукають відповіді, але нове дослідження наблизило їх до розгадки.
Виявляється, всередині Землі, на глибині понад 5000 км, відбувається процес, який впливає буквально на все — від формування континентів до магнітного поля, що захищає нас від згубного космічного випромінювання. І цей процес — повільне застигання ядра.
Колись усе ядро Землі було рідким. Але поступово, протягом мільярдів років, у центрі почала формуватися тверда частина — внутрішнє ядро. Температура тут сягає понад 4700°C, і вчені вважають, що саме на межі між твердим і рідким шаром відбувається кристалізація — тобто ядро “мерзне”. Щоб зрозуміти, якою є температура ядра і з чого воно зроблене, вчені мають знати температуру, при якій залізо або його сплави переходять із рідкого стану в твердий. Це здається простим, але насправді — надзвичайно складне завдання. Адже ніхто не може дістатися до ядра фізично — доводиться моделювати все в лабораторії або за допомогою комп’ютерних симуляцій. Дослідження показало цікаву річ: якщо внутрішнє ядро складалося б із чистого заліза, то для того, щоб воно почало замерзати, потрібно було б охолодження майже на 1000°C нижче за температуру його плавлення. Але за таких умов усе ядро вже мало б бути твердим. Це суперечить тому, що показують сейсмологічні дослідження. Тобто ядро має містити не тільки залізо. Раніше вчені підозрювали, що до складу входять нікель, сірка чи кремній. Але ці варіанти тільки ускладнювали завдання, бо вимагають ще більшого охолодження. Аж раптом під підозру потрапив новий кандидат — вуглець.
Згідно з новим моделюванням, якщо в ядрі Землі є приблизно 2–4% вуглецю, це дає саме той ефект, який ми бачимо в реальності. При таких умовах температура переохолодження, необхідна для тверднення ядра, знижується до цілком можливих 266–420°C. Це виглядає набагато реалістичніше. Однак одного вуглецю замало. Дані сейсмології показують, що ядро має дещо меншу щільність, ніж просто залізо й вуглець. Це означає, що там можуть бути ще кисень і кремній. Імовірно, ядро Землі — це складний металевий сплав із кількох легких елементів, а не просто розпечене залізо.
Це відкриття допомагає відповісти на фундаментальні запитання: як і коли ядро почало тверднути, як воно охолоджується і як це впливає на динаміку всієї планети. Розуміння складу ядра дозволяє краще моделювати магнітне поле Землі, передбачати зміну континентів і навіть оцінювати, як “живе” наша планета зсередини.
Можливо, ми ще дуже далеко від повного розуміння, але крок за кроком учені розкривають глибоку, гарячу і загадкову історію нашої планети.