Недавнее исследование показывает, что без углерода твердое внутреннее ядро Земли могло бы и не появиться. ChatGPT сказал:
Ученые из Великобритании предложили новое объяснение того, как миллионы лет назад в недрах Земли начало формироваться твердое внутреннее ядро. Их выводы опубликованы в журнале Nature.
До сих пор считалось, что кристаллизация железа в ядре начинается, когда температура падает до точки плавления. Однако современные расчеты показывают: для запуска требуется охлаждение ниже температуры плавления. Если бы ядро состояло из чистого железа, оно должно было бы остыть на 800–1000 °C, что привело бы к аномально быстрому росту внутреннего ядра и коллапсу магнитного поля. Но этого не произошло.
Компьютерное моделирование показало: облегчить кристаллизацию могли примеси легких элементов — кремния, серы, кислорода и особенно углерода. Именно углерод оказался ключевым фактором. При содержании в 2,4% ядро должно было переохладиться на 420 °C, что слишком много. Но при 3,8% углерода для запуска процесса хватало снижения всего на 266 °C. Это согласуется с современными данными о внутреннем ядре.
Таким образом, доля углерода в ядре Земли может быть значительно выше, чем предполагалось ранее. Без него твердое внутреннее ядро могло бы и не образоваться вовсе.
«Каждый из этих элементов встречается в мантии, поэтому в ходе истории Земли они могли попасть в ядро. Это объясняет, почему ядро менее плотное, чем должно быть, если бы оно состояло из чистого железа, и почему процесс кристаллизации мог запуститься без значительного переохлаждения», — пояснил доцент Эндрю Уокер из Оксфордского университета.
Исследователи использовали моделирование на атомарном уровне и наблюдали, как формируются крошечные кристаллические кластеры в условиях земного ядра. Оказалось, что кремний и сера скорее замедляли процесс, а углерод, напротив, ускорял его.
Ведущий автор работы доктор Альфред Вилсон из Университета Лидса подчеркнул: «Поразительно видеть, как процессы, протекающие на атомном уровне, определяют структуру и динамику нашей планеты. Изучая происхождение внутреннего ядра, мы получаем уникальный взгляд на химию области, до которой никогда не сможем добраться напрямую».
Основной вывод исследования: углерод мог сыграть решающую роль в формировании внутреннего ядра Земли и, возможно, в сохранении ее магнитного поля.