Новые данные о температуре плавления железа в ядре Земли

Иллюстрация демонстрирует принцип работы нового метода Дженнифер Джексон

В декабре 2011 года Дженнифер Джексон (Jennifer Jackson), эксперт по физике минералов из Калифорнийского технологического института, сообщила, что она и ее команда исследователей провели эксперимент, в котором использовались алмазные наковальни для сжатия крошечных образцов железа, основного элемента ядра Земли. Целью эксперимента было воспроизведение экстремального давления в ядре для улучшения оценки температуры плавления железа. Теперь они усовершенствовали свой эксперимент путем использования инфракрасного лазера.

Лазер является источником тепла, когда он посылается через образцы сжатого железа, нагревая его до точки плавления. И поскольку земное ядро ​​состоит из твердой внутренней части, окруженной жидкой внешней оболочкой, температура плавления железа при высоком давлении является важным ориентиром для распределения температуры в ядре Земли.

Мы обнаружили, по сравнению с предыдущими исследованиями, что железо плавится при более высоких температурах.

В предыдущих отчетах других исследователей, воспроизводивших аналогичное сжатие (порядка 80 гигапаскалей) сообщалось о диапазоне возможных температур плавления, которые превышали отметку 2600 Кельвин (К). Последние исследования Джексон указывают на точку плавления железа при этом давлении 3025 K, предполагая, что земное ядро​​, скорее всего, горячее, чем считалось ранее.

Наш подход — очень элегантный способ работы с плавлением, потому что он использует физический принцип резонансного испускания и поглощение гамма-лучей без отдачи (эффекта Мессбауэра), за открытие которого Рудольфу Мессбауэру была присуждена Нобелевская премия по физике. Этот специфический подход к изучению плавления до сих пор не был сделан при высоких давлениях.
— Дженнифер Джексон, эксперт по физике минералов в Калифорнийском технологическом институте.

Знание о температуре, составе и поведении ядра Земли имеет важное значение для понимания динамики земных недр, в том числе процессов, ответственных за поддержание магнитного поля Земли. Железо составляет примерно 90% ядра, на остальную часть приходятся никель и легкие элементы, такие как кремний, сера или кислород, которые являются легированными, или смешанными с железом.

Выводы Джексон не только рассказывают нам о нашей собственной планете, но могут означать, что другие планеты с ядром богатым железом, например Меркурий и Марс, могут также иметь более высокую внутреннюю температуру.

Источник: Caltech