6202 Кельвина: ученые определили температурный предел ядра Земли

Ученые сделали шаг к разгадке условий в ядре Земли, определив температуру плавления железа при экстремально высоком давлении. Исследователи из Европейского центра синхротронного излучения во Франции под руководством Софии Балугани провели эксперимент, в котором чистое железо подвергалось давлению 270 гигапаскалей (ГПа). Это почти приближает его к 330 ГПа — давлению на границе внутреннего и внешнего ядра Земли. Температура плавления железа при этих условиях составила 5345 К, что позволило установить верхний предел температуры на этой границе — не более 6202 К.

Исследование важно для понимания работы земного динамо — механизма, генерирующего магнитное поле планеты, — и других процессов в глубинах Земли. Железо, основной компонент ядра, изменяет свои свойства под воздействием колоссальных давлений и температур. Однако воссоздание таких условий в лаборатории до сих пор оставалось сложной задачей из-за их кратковременности.

Для эксперимента исследователи использовали метод лазерного сжатия, комбинируя его с рентгеновской абсорбционной спектроскопией, которая позволяет определить как структуру, так и температуру материала. Ранее для подобных исследований применялась рентгеновская дифракция, но новый подход дает более точные результаты.

Железо начинало плавиться при давлении 240 ГПа и температуре 5345 К. Экстраполируя данные, ученые пришли к выводу, что температура на границе твердого внутреннего ядра и жидкого внешнего ядра не превышает 6202 К. Они также исключили переход структуры железа из гексагональной плотноупакованной в объемно-центрированную кубическую, который ранее предсказывался при таких условиях.

Полученные результаты заполняют важный пробел в фазовой диаграмме железа, ключевой для понимания геодинамических процессов. Кроме того, это исследование помогает уточнить модели строения ядра и прогнозировать его поведение при изменениях температуры и давления.