Углерод – секрет формирования ядра Земли

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, проливает свет на загадку формирования внутреннего ядра Земли. Ученые из Великобритании обнаружили, что для кристаллизации ядра нашей планеты миллионы лет назад требовалось значительно больше углерода, чем считалось ранее.

Внутреннее ядро Земли – твердая железосодержащая масса в центре планеты – постепенно растет за счет того, что окружающее его жидкое ядро остывает и замерзает. Однако долгое время ученые не могли понять, как это возможно, поскольку чистому железу для замерзания требовалось бы переохлаждение на 800–1000 °C – чего в истории Земли не наблюдалось.

Используя атомные компьютерные симуляции, исследователи изучили влияние различных примесей – кремния, серы, кислорода и углерода – на процесс образования кристаллов в условиях давления и температуры ядра. Оказалось, что кремний и сера лишь замедляли процесс, а углерод, напротив, ускорял его. Ключевым моментом стало обнаружение, что при содержании углерода на уровне 2,4% для кристаллизации требовалось бы переохлаждение на 420 °C, а при 3,8% – всего лишь на 266 °C. Этот уровень углерода является единственным, который полностью объясняет существование внутреннего ядра в его нынешнем виде и его формирование.

Углерод, вероятно, сыграл решающую роль в начальном кристаллизовании ядра Земли, что, в свою очередь, повлияло на формирование современной структуры планеты и ее мощного магнитного поля. Исследование дает уникальную возможность заглянуть в химию земного ядра, недоступную для непосредственного исследования.