Геологи расценили, что температура ядра Земли  — 5,427° C, это делает его похожим по характеристикам на поверхность Солнца. Внутреннее ядро – твердый шар из железа. Почему оно не превращается в жидкость, является загадкой, но Королевский технологический институт выдвинул новую теорию, которая касается того, как железо может оставаться атомно стабильным в таких экстремальных условиях.

На поверхности Земли атомы железа распределяются в кубы, или в то, что называется объемно-центрической кубической структурой. Так как это состояние характеризуется комнатной температурой и нормальным давлением, ученые длительное время считали, что железо не могло существовать в такой форме при температуре кипения и высоком давлении в центре планеты. Ожидалось, что при таких условиях кристаллическая структура железа примет форму шестиугольника и станет шестиугольной плотно скомпонованной кристаллической структурой.

Данные, полученные при помощи шведского суперкомпьютера Triolith, указали на то, что ядро, возможно, состоит из 96% чистого железа и 4% никеля и легких элементов. Но более важно то, что во время исследования обнаружилось, что объемно-центрическая кубическая структура железа может существовать в ядре с кристаллической структурой, остающейся стабильной благодаря характеристикам, которые, как ранее утверждалось, упрочняли ее.

«В условиях ядра Земли объемно-центрическая кубическая решетка металла демонстрирует пример атомной диффузии, никогда ранее не наблюдаемой. Оказалось, что экспериментальные данные, подтверждающие стабильность объемно-центрической кубической решетки металла в ядре, были прямо перед нами. Мы лишь не знали, что это на самом деле означает», — говорит Анатолий Белоношко, один из авторов исследования.

Можно было подумать, что кристаллические структуры разделены на «грани» атомов, которые называются двумерными слоями атомов. Таким образом, атомы металла в кубической структуре перемещаются к двум граням из четырех атомов, создавая восемь углов куба. Эти структуры обычно непостоянны, грани выскальзывают из формы, но при высоких температурах слои, которые соскальзывают, снова смещаются в группу, надежно укрепляясь, что стабилизирует структуру.

Эта диффузия обычно разрушает кристаллическую структуру, превращая ее в жидкость, но в этом случае металлу удается сохранить объемно-центрическую кубическую структуру.

«Скольжение этих граней похоже на перетасовку колоды карт. Даже если карты помещаются в разные позиции, колода все еще остается колодой. Иначе говоря, объемно-центрическая решетка металла сохраняет свою кубическую структуру. Объемно-центрическая кубическая структура следует девизу: «Что меня не убивает, делает меня сильнее». Нестабильность убивает объемно-центрическую кубическую структуру при низкой температуре, но делает объемно-центрическую кубическую фазу стабильной при высокой температуре», — говорит Белоношко.

 

Отвтавть комменатрий