0
2724
Газета Наука Интернет-версия

20.12.2001 00:00:00

"Болото" в центре Земли

Андрей Скороход

Об авторе: Андрей Скороход - агентство "ИнформНаука". Специально для "Независимой газеты".

Тэги: земля, исследования


земля, исследования

Сложные экспериментальные и теоретические исследования, проводимые в течение последнего десятилетия в Институте физики высоких давлений РАН (ИФВД) под руководством доктора физико-математических наук Вадима Бражкина, легли в основу новой гипотезы о строении внутреннего ядра Земли. Как полагают исследователи, неожиданные выводы о состоянии вещества при условиях высокого сжатия, в котором пребывает свыше 90% материи во Вселенной, могут пролить свет на многочисленные загадки астрофизики и планетологии.

Среди различных классов исследованных физиками веществ особый интерес представляет железо, из которого состоит ядро Земли. Согласно наиболее распространенным на сегодня взглядам, наша планета состоит из внешнего и внутреннего ядра, мантии и земной коры. Внутренняя часть ядра - это огромный шар из горячего железа. Считают, что со временем он остывает, его температура уже опустилась ниже температуры плавления, и внутреннее ядро кристаллизовалось. Внешняя часть ядра также состоит преимущественно из железа, но не кристаллического, а расплавленного. Представления о составе ядра основаны на распространенности химических элементов во Вселенной и сомнению не подвергаются. Зондирование недр нашей планеты с помощью сейсмических волн показывают, что внутреннее ядро существенно более твердое, чем внешнее. И с этим ученые из ИФВД тоже не спорят.

Расхождения начинаются с частностей. Поскольку экспериментировать с давлениями в сотни тысяч атмосфер до недавнего времени не представлялось возможным, некоторые принципиально важные свойства металлов при высоких давлениях и температурах исследовались теоретически. Большинство физиков считают, например, что вязкость жидких металлов при увеличении давления почти не меняется. А если так, то твердая часть ядра может находиться лишь в кристаллической форме.

Исследования Бражкина и его сотрудников поначалу вовсе не были направлены на подрыв основополагающих геофизических концепций. Ученые просто хотели побольше узнать о свойствах металлов и других веществ при сверхвысоких давлениях. Чтобы получить жидкий металл при давлении, сопоставимом с тем, что в центре Земли, использовались специальные камеры и прессы. В ходе экспериментов удалось исследовать такие малоизученные свойства сжатых жидких металлов, как вязкость и диффузия. Работа физиков доказала, что с ростом давления вязкость жидкого железа может возрастать в миллиарды раз! Это значит, что, по всей вероятности, внутреннее ядро Земли находится не в кристаллическом, а в аморфном состоянии и похоже на загустевший мед, смолу или, к примеру, на обычное стекло.

Новая теория хорошо согласуется с поведением сейсмических волн на границе внешнего и внутреннего ядра. Ведь в частотном диапазоне сейсмических волн загустевшее аморфное вещество проявляет себя как твердое. Как предполагает Вадим Бражкин, температура вещества в центре Земли - а это около 5000 градусов Цельсия - все еще не опустилась ниже точки плавления и с учетом новых экспериментальных данных по вязкости жидких металлов версия загустевшего, а не кристаллического ядра представляется более реальной.

Высокие значения вязкости внешнего ядра Земли могут объяснить тот факт, что до сих пор не удается наблюдать свободные колебания внутреннего ядра, вызванные взаимодействием Земли с Луной. Версия кристаллического ядра, окруженного расплавом, предполагает их наличие. Реакцию же ультравязкого ядра с довольно нечеткой границей между внешней, менее вязкой, и внутренней частями на приливные силы зарегистрировать сложнее, так как она еще медленнее и проявляется не столько в изменении положения внутреннего ядра, сколько в его деформациях.

Для физиков сам факт стабильного существования высоковязких металлов при определенных условиях - большое открытие. Астрофизики и планетологи считают, что оно повлечет за собой пересмотр многих моделей, рассчитывающих эволюцию и движение вещества внутри небесных тел. Ведь смесь водорода и гелия, из которой состоят звезды и планеты-гиганты, при давлении в десятки миллионов атмосфер также представляет собой жидкий ультравязкий металл.

Совсем по-другому в контексте новой гипотезы предстают процессы в центре Земли и других небесных тел. Так, для высоковязкого железа на границе внешнего и внутреннего ядра должен быть характерен прямолинейный тип циркуляции, а не вихреобразный, как для жидкого расплава. Это в корне меняет исходные предпосылки для моделей, описывающих образование магнитного поля, движение вещества и энергии в недрах, формирование глубинных залежей полезных ископаемых. От абсолютных значений вязкости земных недр зависят быстрые колебания земной оси - нутации. Количественная информация о вязкости недр важна и при исследованиях вынужденных колебаний Земли, приливных сил, вращения Земли вокруг своей оси.


Комментарии для элемента не найдены.

Читайте также


Правительство донастраивает налоговую систему перед реформой

Правительство донастраивает налоговую систему перед реформой

Ольга Соловьева

Бюджет оплатит закупку лекарств от разных форм гепатита

0
964
Путин собрал голоса 76 миллионов избирателей из 112 миллионов

Путин собрал голоса 76 миллионов избирателей из 112 миллионов

Дарья Гармоненко

Иван Родин

Партийные кандидаты показали патриотические чувства и локальные успехи

0
957
Россияне подолгу хранят верность своим старым машинам

Россияне подолгу хранят верность своим старым машинам

Анастасия Башкатова

Автовладельцы ищут способы сэкономить на запчастях и ремонте

0
919
Гастарбайтеров можно и штрафовать, и выдворять

Гастарбайтеров можно и штрафовать, и выдворять

Екатерина Трифонова

Нелегальный мигрант попытался найти защиту у Конституционного суда РФ

0
860

Другие новости