Огромные океаны магмы Земли, бурлящие глубоко под нашими ногами, похоже, закачивают кислород в жидкое ядро планеты. Кислород формирует землетрясения и вулканы по всей планете.
К такому выводу пришла группа исследователей Университетского колледжа Лондона. Хотя невозможно наблюдать кислород непосредственно в ядре Земли, тысячи километров препятствуют этому взгляду. Ученые использовали сочетание сейсмологических данных, химии и знаний о древней истории нашей Солнечной системы, чтобы сделать свои выводы.
Главное доказательство того, что в железном ядре скрывается что-то вроде кислорода - землетрясения. Грохот, который мы ощущаем на поверхности, является результатом волн, которые движутся по всей нашей планете. И поведение этих волн дает ключ к содержанию Земли - почти как ультразвук всей планеты.
Если ядро представляет собой чистое железо, то контраст плотности между твердым внутренним ядром и жидким внешним ядром должен быть порядка 1,5 процента, говорят ученые. Но сейсмологии считают, что больше похоже на 5 процентов.
Другими словами, внешнее ядро менее плотное, чем должно быть, предполагая, что в нем смешан какой-то не железный элемент, что делает его легче. Поэтому возникает вопрос: почему более легкий элемент смешивается с внешним ядром, а не с твердым внутренним?
Когда атомы находятся в жидком состоянии, они свободно текут друг мимо друга, что позволяет смеси различных элементов сосуществовать даже в экстремальных условиях внутренней Земли, считают ученые. Но поскольку экстремальные давления заставляют внутреннее ядро перейти в твердое состояние, атомы там образуют более жесткую решетку химических связей. И более строгая структура не приспосабливает чужие элементы легко. Когда твердое ядро сформировалось, оно выплюнуло бы атомы кислорода и другие примеси в свое жидкое окружение, как зубная паста, вылетающая из сжатой трубки.
Как считают ученые, подобный эффект можно наблюдать в айсбергах. Когда соленая вода в океане замерзает, она вытесняет свои примеси. Таким образом, айсберги в конечном итоге становятся кусками твердой пресной воды, плавающей над богатым натрием океаном.
Исследователи говорят, что нет прямых доказательств того, что более легкий элемент в жидком ядре - это кислород. Но наша планета образовалась из газопылевого облака ранней Солнечной системы, и мы знаем, какие элементы присутствовали.
Исследовательская группа исключила другие элементы, такие как кремний, которые теоретически могут присутствовать в ядре на основе состава этого облака, но не объясняют наблюдаемый эффект. По словам специалистов, наиболее вероятным кандидатом остался кислород.
Кроме того, уровни кислорода, теоретически присутствующие в ядре, кажутся ниже, чем то, что химия предсказала бы на основе содержания кислорода в мантии. Это говорит о том, что больше кислорода, вероятно, химически закачивается во внешнее ядро даже сегодня из более богатой кислородом мантии, окружающей его.
По мнению ученых, при таких температурах и давлениях атомы кислорода свободно плавают между атомами железа, создавая плавучие сгустки жидкого железа.
Чтобы подтвердить эти результаты, ученые говорят, что с нетерпением ждут результатов усилий по измерению нейтрино, образующихся на нашей планете.
Но без какого-либо способа прямого доступа к ядру физики всегда будут делать свои возможные суждения о его составе из ограниченных вторичных данных.
