Японские ученые определили плотность жидкого железа во внешнем ядре Земли

Эксперимент по определению плотности жидкого железа во внешнем ядре Земли провели японские ученые. Об этом 29 июня сообщает сайт Университета Кумамото.

Используя установку синхротронного излучения SPring-8 в Японии, исследователи из Университета Кумамото, Токийского университета и других стран из Японии и Франции точно измерили плотность жидкого железа в условиях, аналогичных условиям внешнего ядра Земли, где давление составляет 1,36 миллиона атмосфер, а температура — 4000 °С.

Земля имеет твердое металлическое внутреннее ядро и жидкое металлическое внешнее ядро, расположенные примерно на 2900 км от поверхности, причем оба они находятся под очень высокими давлениями и температурами. Поскольку основным компонентом внешнего ядра является железо, а его плотность значительно ниже, чем у чистого железа, считалось, что оно содержит большое количество легких элементов, таких как водород и кислород.

Определение типа и количества этих легких элементов позволит лучше понять происхождение Земли, в частности материалы, которые составляли землю и окружающую среду в ядре, когда она отделилась от мантии.

Предыдущие измерения плотности жидкого железа под высоким давлением утверждали, что она примерно на 10% выше плотности жидкого железа в условиях активной зоны, но использованные эксперименты по ударному сжатию предполагали большую погрешность.

Текущая работа улучшает эти измерения, используя высокоинтенсивный рентгеновский луч на установке SPring-8 для измерения рентгеновской дифракции жидкого железа при сверхвысоких давлениях и высоких температурах, а также применяет новый аналитический метод для расчета плотности жидкости.

Сравнивая плотность внешнего ядра с экспериментальными измерениями в этом исследовании, ученые определили, что чистое железо примерно на 8% плотнее, чем плотность внешнего ядра Земли. Кислород, который в прошлом рассматривался как основная примесь, при этом не может объяснить разницу в плотности, предполагая присутствие других легких элементов.

Точные измерения плотности жидкого железа в таких экстремальных условиях очень важны для понимания химического состава ядра нашей планеты.