Тайны ядра Земли раскрыты: углерод сыграл решающую роль – вот что выяснили ученые

Формирование внутреннего ядра Земли остаётся одной из самых загадочных тем геологии. Недавнее исследование британских учёных, опубликованное в журнале Nature, предложило новейшее объяснение того, как миллионы лет назад начался процесс кристаллизации в недрах планеты.

Ранее считалось, что затвердевание железа во внутреннем ядре началось, когда температура опустилась до точки плавления. Но современные модели показали: процесс мог запуститься лишь при переохлаждении — температура должна была стать ниже точки плавления.

Если бы ядро состояло из чистого железа, для этого потребовалось бы охлаждение на 800-1000 °C. Такой сценарий означал бы слишком быстрый рост ядра и потерю магнитного поля Земли. Однако этого не произошло, что заставило учёных искать новейшее объяснение.

Команда исследователей провела компьютерное моделирование на атомарном уровне. Выяснилось, что решающим фактором стали лёгкие примеси: кремний, сера, кислород и особенно углерод.

При содержании углерода в ядре на уровне 2,4% необходимо было переохлаждение примерно на 420 °C — слишком много. Но при концентрации 3,8% процесс начинался уже при снижении на 266 °C, что полностью согласуется с современными данными о внутреннем ядре.

"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 Оксфордского университета Эндрю Уокер.

Оказалось, что кремний и сера скорее тормозят образование кристаллов, а углерод, напротив, ускоряет этот процесс.

Таким образом, углерод мог сыграть ключевую роль в формировании твёрдого ядра и сохранении магнитного поля Земли, которое защищает нашу планету от солнечного ветра и радиации.

"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", — отметил ведущий автор исследования, доктор Альфред Вилсон из Университета Лидса.

Именно магнитное поле сделало Землю пригодной для жизни: без него атмосфера могла бы быть разорвана солнечной активностью, а поверхность планеты — подвергнута постоянному облучению.