Впервые раскрыта тайна происхождения ядра Земли

Исследователи из Великобритании выяснили, что для кристаллизации ядра нашей планеты миллионы лет назад в его составе должно было быть не менее 3,8% углерода. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom).

Внутреннее ядро Земли — твердая железосодержащая масса в центре планеты — постепенно растет за счет того, что окружающее его внешнее жидкое ядро остывает и замерзает. Однако этот процесс до сих пор оставался предметом споров: расчеты показывали, что чистому железу для замерзания требовалось бы переохлаждение на 800–1000 °C, чего в истории Земли не происходило. Реальные оценки говорят о разнице не более 250 °C.

Ученые провели атомные компьютерные симуляции, моделируя процесс образования кристаллов в условиях давления и температуры ядра. Они проверили, как различные примеси — кремний, сера, кислород и углерод — влияют на процесс замерзания.

Оказалось, что кремний и сера только замедляют образование кристаллов, а вот углерод, напротив, ускоряет его. При содержании углерода в ядре на уровне 2,4% требовалось бы переохлаждение на 420 °C, а при 3,8% — уже лишь на 266 °C. Этот вариант единственный объясняет существование внутреннего ядра в его нынешнем виде.

Углерода в ядре Земли может быть значительно больше, чем считалось ранее. И именно он мог сыграть ключевую роль в том, что ядро начало кристаллизоваться, а наша планета получила свое нынешнее строение и магнитное поле.

«Мы получили редкую возможность заглянуть в химию области Земли, куда человечество никогда не сможет добраться напрямую», — отметил ведущий автор работы Альфред Уилсон из Университета Лидса.