Новое открытие ученых грозит изменить представления о ядре Земли
Китайские исследователи впервые осуществили экспериментальное подтверждение существования суперионной фазы — уникального состояния вещества, теоретически предсказанного для глубинных слоёв Земли. Суперионная фаза представляет собой промежуточное состояние между твёрдым и жидким состояниями, характеризующееся высокой подвижностью ионов в кристаллической решётке. До настоящего момента данное состояние оставалось гипотетическим, однако недавние эксперименты позволили зафиксировать его в лабораторных условиях, что открывает новые перспективы для понимания геофизических процессов.
В ходе исследования использовался сплав железа и углерода, химический состав которого близок к материалам, предполагаемым для состава земного ядра. Для воссоздания экстремальных условий, аналогичных глубинным слоям планеты, была применена высокоскоростная пушечная установка, позволяющая разгонять частицы сплава до скоростей, близких к скорости звука. При столкновении с мишенью из фторида лития создавались давления и температуры, достигающие значений, характерных для центральных областей Земли.
Результаты экспериментов оказались неожиданными и значимыми. Атомы железа сохранили упорядоченную кристаллическую структуру, присущую твёрдому телу, в то время как атомы углерода демонстрировали высокую подвижность внутри этой структуры, проявляя свойства, характерные для жидкого состояния. Это уникальное сочетание свойств позволяет говорить о формировании суперионной фазы, в которой ионная проводимость значительно превышает проводимость традиционных твёрдых и жидких материалов.
Данное открытие имеет важное значение для геофизики и планетологии, так как позволяет глубже понять процессы, происходящие в недрах Земли. В частности, оно объясняет аномалии в скорости сейсмических волн, проходящих через глубинные слои, которые ранее интерпретировались как движение через вязкую среду. Суперионные фазы могут играть ключевую роль в формировании и поддержании геомагнитного поля планеты, а также в процессах теплопереноса и химического взаимодействия в мантии и ядре.
Публикация результатов в престижном научном журнале может существенно изменить представления о строении и динамике Земли, а также внести вклад в развитие новых теорий, объясняющих эволюцию планет и их геофизические свойства.