Учените теоретизират, че във вътрешността на Земята условията са изключително горещи и изключително под налягане. Това позволява основното желязо и никеловото ядро да се раздели между твърда вътрешна област и течна външна област. Смята се, че динамиката на това ядро е отговорна за задвижването на защитната магнитосфера на нашата планета, поради което учените са решени да подобрят разбирането си за нея.
Благодарение на новите изследвания, проведени от международен екип от учени, изглежда, че основният регион също получава своя справедлив дял от "сняг"! Казано по друг начин, техните изследвания показват, че в рамките на външната сърцевина, малки частици от желязо се втвърдяват и падат, образувайки купчини с дебелина до 320 км (200 мили) отгоре на външната сърцевина. Тези открития биха могли да подобрят значително нашето разбиране за силите, които засягат цялата планета.
Изследването е проведено от екип изследователи от Джаксънската школа по геодезици в Тексаския университет в Остин, които са ръководени от проф. Юджун Джан от Института за атомна и молекулярна физика на университета в Съчуан. Проучването, което описва техните изследвания, беше публикувано в броя на 23 декември на Списание за геофизични изследвания (JGR) Твърда Земя.
Проучването на дълбочините на Земята не е лесна задача, тъй като проникващият в земята радар не може да проучи, че дълбокото и директно вземане на проби е абсолютно невъзможно. В резултат на това изследователите са принудени да изучават вътрешността на Земята чрез науката за сеизмологията - т.е. изследването на звукови вълни, които се генерират от геоложки дейности и преминават редовно през планетата.
Чрез измерване и анализиране на тези вълни учените-геолози успяват да получат по-добра картина на структурата и състава на интериора. През последните години те отбелязват несъответствие между сеизмичните данни и настоящите модели на земното ядро. По същество измерените вълни ще се движат по-бавно от очакваното при преминаване през основата на външното ядро и по-бързо, когато се движат през източното полукълбо на вътрешното ядро.
За да разрешат тази загадка, проф. Джан и неговите колеги предложиха кристализация на железни частици във външната сърцевина, създавайки вътрешно ядро със заснежена повърхност. Теорията за наличието на суспензионен слой между вътрешната и външната сърцевина е предложена за първи път от С. И. Брагински през 1963 г., но е отхвърлена поради преобладаващите познания за условията на топлина и налягане в ядрото.
Въпреки това, използвайки поредица от експерименти, проведени върху материали, подобни на ядро, и по-нови научни изследвания, проф. Джан и неговият екип успяха да покажат, че кристализацията във външната сърцевина наистина е възможна. Освен това те откриха, че около 15% от най-долната част на външната сърцевина могат да бъдат направени от кристали на желязна основа, които в крайна сметка ще паднат и се утаят върху твърдата вътрешна сърцевина.
„Това е нещо странно нещо, за което трябва да се мисли“, казва Ник Дагерт, доцент в Университета в Тенеси, който помогна за провеждането на изследването като част от докторантура с JSG. "Имате кристали във външната сърцевина, сняг надолу към вътрешното ядро на разстояние от няколкостотин километра."
Както обясни проф. Юнг-Фу Лин (друг съавтор на изследването), това е подобно на това как скалите се образуват вътре във вулкани. "Земното метално ядро работи като магма камера, за която знаем по-добре в кората", каза той. Екипът дори сравни технологичната шапка причинява натрупването на купчини железни частици във външното ядро на Земята с това, което се случва в магмените камери, по-близо до земната повърхност.
Докато уплътняването на полезни изкопаеми създава това, което е известно като „натрупана скала“ в магмените камери, уплътняването на железни частици дълбоко във вътрешността на Земята допринася за растежа на вътрешното ядро и свиването на външното ядро. Натрупването на тези частици спрямо външната сърцевина би отчитало сеизмичните отклонения, тъй като изменението на дебелината между източното и западното полукълбо би обяснило промяната в скоростта.
Предвид влиянието на ядрото върху явленията на цялата планета - като гореспоменатата магнитосфера и отоплението, което задейства тектоничната активност - научаването на повече за нейния състав и поведение е от съществено значение за подобряване на разбирането ни за това как работят тези по-големи процеси. В това отношение изследванията, проведени от проф. Джан и неговите колеги, биха могли да помогнат за разрешаването на дългогодишни въпроси за вътрешността на Земята и за това как е станало.
Както Брус Бъфет, професор по геоложки науки в UC Berkley, който изучава планетарни интериори (и не е участвал в проучването):
„Свързването на моделните прогнози с аномалните наблюдения ни позволява да направим изводи за възможните състави на течното ядро и може би да свържем тази информация с условията, които са преобладавали по времето, когато планетата е била формирана. Изходното условие е важен фактор за превръщането на Земята в планетата, която познаваме. "
Като се има предвид начинът, по който се смята, че магнитосферата на Земята и нейната тектонична активност са играли жизненоважна роля за възникването и еволюцията на живота, разбирането на динамиката на вътрешността на нашата планета също би могло да помогне в лова на потенциално обитаеми екзопланети - да не говорим за извънредни земен живот!
Изследванията са финансирани от Националната природонаучна фондация на Китай, Фондовете за фундаментални изследвания за централните университети, Джаксънската школа за геознатия, Националната научна фондация и Слоанската фондация.
