Получены новые данные о структуре кристаллической решетки железа в ядре Земли - Гранит науки - 2018-05-30

Давние дискуссии о структуре твердого железа в центре Земли оживились с появлением новых экспериментальных результатов, которые размещены на сервере препринтов arXiv. Новые данные предполагают, что кристаллы железа во внутреннем ядре нашей планеты организованы в виде объемно-центрированной кубической решетки. Прежние модели описывали гексагональную структуру с плотной упаковкой. У науки достаточно оснований считать, что из-за исключительно высоких давлений во внутреннем ядре Земли железо в нем находится в твердом состоянии, в отличие от расплавленного железа внешнего ядра. Доказательства этого получены сейсмологами. Отслеживая прохождение сейсмических волн при землетрясениях, ученые неизменно приходили к выводу о том, что так называемые S-волны – это упругие поперечные волны сдвига, неспособные проходить через жидкости, действительно, не проходят через внешнее ядро, но продвигаются по внутреннему ядру, следовательно, оно твердое, потому что S-волны проходят только через твердые тела. Однако у ученых не было единого мнения относительно организации атомов железа в твердой части ядра. При комнатной температуре и нормальном давлении железо представлено объемно-центрированной кубической решеткой, а при высоких давлениях атомы железа должны бы образовывать плотноупакованную гексагональную решетку. Но эта модель небезупречна. Сейсмологи установили, что скорость ударной волны от землетрясения больше при движении между полюсами, чем вдоль экватора. А такая «неодинаковость» в зависимости от направления, или анизотропия, должна отражать структуру кристаллической решетки железа, и при гексагональной решетке ее быть не должно.

Экспериментальные данные, указывающие на плотноупакованную гексагональную структуру, получены при сжимании образцов железа между кончиками алмазных наковален, имитирующих давление, и нагревании лазером для воссоздания высоких температур недр планеты. Структура кристаллической решетки определяется в этих опытах рентгенографией. Но поскольку пучок рентгеновского излучения по ширине сопоставим с областью нагрева, нельзя исключить попадания в высокотемпературные данные данных из близлежащих более холодных областей, отмечает портал Physicsworld.com. Го-Инь Шэнь (Guoyin Shen) из Института Карнеги в Вашингтоне (Carnegie Institution of Washington) с коллегами усовершенствовали эксперимент, направляя рентгеновское излучение на образцы железа до, во время и после их нагревания в алмазной наковальне. Таким образом ученым удалось установить признаки объемно-центрированного куба, отделив их от параметров гексагональной решетки при относительно низких температурах и давлении. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».