Изучение внутреннего строения Земли постоянно занимало умы ученых.Сложные экспериментальные и теоретические исследования, проводимые в течение последнего десятилетия в Институте физики высоких давлений РАН (Троицк) под руководством доктора физико-математических наук Вадима Бражкина, легли в основу новой гипотезы о строении ядра Земли. Поведение жидких металлов при давлениях в сотни тысяч атмосфер наводит на мысль, что внутреннее ядро Земли находится в состоянии сильно вязкой жидкости, близкой по свойствам к стеклу, а не в твердокристаллической форме, как принято считать до сих пор. Выводы ученых 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 объектов, исследованных физиками, особый интерес представляют металлы, в частности железо, из которого состоит ядро Земли. Для исследований жидкого железа при давлении, сопоставимом с тем, что имеет место в центре Земли, ученые используют специальные алмазные камеры размером в несколько микрон. Микроскопический объем сжатого вещества изучают при помощи лазерных лучей. В ходе экспериментов удалось определить такие малоизученные свойства сжатых жидких металлов, как вязкость и диффузию. До настоящего времени считали, что вязкость жидкостей при сжатии практически не меняется. Работа физиков доказала, что с ростом давления вязкость жидкого железа возрастает 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 или стекло.
Новая теория хорошо согласуется с поведением сейсмических волн на границе внешнего и внутреннего ядра. Ведь в частотном диапазоне сейсмических волн аморфное вещество проявляет себя так же, как твердое. В. Бражкин предполагает, что температура вещества в центре Земли все еще не опустилась ниже точки плавления и, с учетом новых экспериментальных данных по вязкости жидких металлов, версия загустевшего, а не кристаллического ядра становится более реальной. Высокие значения вязкости внешнего ядра Земли могут объяснить тот факт, что до сих пор не удается наблюдать свободные колебания внутреннего ядра под действием приливных сил Луны.
Для физиков высокого давления 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, генерацию их магнитного поля. Ведь смесь водорода и гелия, из которой состоят звезды и планеты-гиганты, при давлении в десятки миллионов атмосфер также представляет собой жидкий ультравязкий металл. От абсолютных значений вязкости земных недр зависят быстрые колебания земной оси. Информация о вязкости недр важна и при исследованиях вынужденных колебаний Земли, приливных сил, вращения нашей планеты вокруг своей оси.
Answers & Comments
Ответ:
Изучение внутреннего строения Земли постоянно занимало умы ученых.Сложные экспериментальные и теоретические исследования, проводимые в течение последнего десятилетия в Институте физики высоких давлений РАН (Троицк) под руководством доктора физико-математических наук Вадима Бражкина, легли в основу новой гипотезы о строении ядра Земли. Поведение жидких металлов при давлениях в сотни тысяч атмосфер наводит на мысль, что внутреннее ядро Земли находится в состоянии сильно вязкой жидкости, близкой по свойствам к стеклу, а не в твердокристаллической форме, как принято считать до сих пор. Выводы ученых 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 объектов, исследованных физиками, особый интерес представляют металлы, в частности железо, из которого состоит ядро Земли. Для исследований жидкого железа при давлении, сопоставимом с тем, что имеет место в центре Земли, ученые используют специальные алмазные камеры размером в несколько микрон. Микроскопический объем сжатого вещества изучают при помощи лазерных лучей. В ходе экспериментов удалось определить такие малоизученные свойства сжатых жидких металлов, как вязкость и диффузию. До настоящего времени считали, что вязкость жидкостей при сжатии практически не меняется. Работа физиков доказала, что с ростом давления вязкость жидкого железа возрастает 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 или стекло.
Новая теория хорошо согласуется с поведением сейсмических волн на границе внешнего и внутреннего ядра. Ведь в частотном диапазоне сейсмических волн аморфное вещество проявляет себя так же, как твердое. В. Бражкин предполагает, что температура вещества в центре Земли все еще не опустилась ниже точки плавления и, с учетом новых экспериментальных данных по вязкости жидких металлов, версия загустевшего, а не кристаллического ядра становится более реальной. Высокие значения вязкости внешнего ядра Земли могут объяснить тот факт, что до сих пор не удается наблюдать свободные колебания внутреннего ядра под действием приливных сил Луны.
Для физиков высокого давления 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, генерацию их магнитного поля. Ведь смесь водорода и гелия, из которой состоят звезды и планеты-гиганты, при давлении в десятки миллионов атмосфер также представляет собой жидкий ультравязкий металл. От абсолютных значений вязкости земных недр зависят быстрые колебания земной оси. Информация о вязкости недр важна и при исследованиях вынужденных колебаний Земли, приливных сил, вращения нашей планеты вокруг своей оси.