Žemė – kaip svogūnas? Atranda paslėptus sluoksnius

Seismologus jau daugelį metų glumina, kodėl žemės drebėjimų bangos, sklindančios per skirtingas branduolio dalis, elgiasi skirtingai. Vokiečių tyrėjų komanda pasiūlė sprendimą, kuris skamba beveik neįtikėtinai. Planetos vidinis branduolys gali būti sluoksniuotas kaip... svogūnas. Ir šie sluoksniai galėtų paaiškinti paslaptingus bangų greičio pokyčius.

Yra žinoma, kad Žemės branduolį daugiausia sudaro geležis su lengvesnių elementų, tokių kaip silicis, anglis ir deguonis, mišiniu. Išorinis branduolys yra skystas, o vidinis – kietas. Jau daugelį metų ten stebimas įdomus efektas. Elastinės bangos, sklindančios Žemės sukimosi ašimi, juda keliais procentais greičiau nei tos, kurios sklinda pusiauju.

„Yra daug hipotezių apie šių anizotropijų kilmę“, – prisimena profesorė Carmen Sanchez-Valle. Viena iš pagrindinių hipotezių buvo geležies kristalų orientacija veikiant šilumai ir medžiagos judėjimas šerdyje. Problema ta, kad su tokiais lydiniais, ypač geležies, silicio ir anglies konfigūracijoje, beveik nebuvo atlikta jokių eksperimentų.

Tyrėjai pagamino tinkamą lydinį ir įdėjo jį į vadinamąją deimantinio priekalo kamerą, kuri leidžia suspausti mėginį ir įkaitinti iki kartais sunkiai įsivaizduojamų verčių. Šį kartą jie pasiekė milijoną kartų didesnį slėgį nei atmosferos slėgis ir įkaitino mėginį iki aukštesnės nei 800 °C temperatūros. Tada jie jį tyrė rentgeno spinduliais DESY centre Hamburge. Jie pastebėjo, kad lydinys pradėjo išsidėstyti būdingu modeliu, sukurdamas tai, kas vadinama LPO kristalų orientacija.

LPO (lattice-preferred orientation – gardelės pageidaujama orientacija) yra reiškinys, kai uolienos ar metalo kristalai pradeda išsirikiuoti bendra kryptimi. Paprastai tai vyksta veikiant didžiuliam slėgiui ir temperatūrai. Įsivaizduokite tūkstančius mažyčių elementų, kurie, užuot išsidėstę atsitiktinai, pradeda „išsidėlioti“ kaip rodyklės, rodančios ta pačia kryptimi. Būtent ši tvarkinga kristalų orientacija gali lemti, kad seisminės bangos sklistų greičiau viena kryptimi nei kita.

„LPO iššifruoti pavyko rentgeno spindulių difrakcijos, statmenos suspaudimo ašiai, dėka“, – aiškino dr. Efimas Kolesnikovas.

Modeliavimas parodė, kad ši struktūra sukuria skirtingą bangų greitį, priklausomai nuo gylio, o tai rodo cheminio sluoksniavimosi egzistavimą. Šis laipsniškas geležies kiekio didėjimas galėtų sukurti branduolio „svogūno“ struktūrą.

Žinoma, šis atradimas neužbaigia geofizikų diskusijų, tačiau jis suteikia naują, logišką užuominą. Žemės branduolys galbūt nėra vienalytė sfera, kaip manėme anksčiau (tik pasižiūrėkite į bet kurį geografijos vadovėlį), o sudėtinga, sluoksniuota struktūra, kurią mes tik pradedame suprasti.