Атоми заліза міняються місцями в надщільному внутрішньому ядрі Землі (відео)

У надщільному внутрішньому ядрі планети спостерігаються колективні рухи атомів заліза.

Дослідники з США і Китаю показали, що групи атомів заліза у внутрішньому ядрі Землі здатні швидко переміщатися, змінюючись місцями за частки секунди. При переміщенні атомів (колективного руху) залізо, що знаходиться під найвищим тиском на планеті, зберігає металеву структуру.

Неможливо взяти пробу внутрішнього ядра Землі через надзвичайно високі температури і тиски. Дослідники відтворили ефекти в мініатюрі в лабораторії, взявши залізну пластину і вистріливши в неї швидко рухомим снарядом. Дані про температуру, тиск і швидкості, зібрані в ході експерименту, потім вчені внесли в комп’ютерну модель атомів у внутрішньому ядрі.

Вважається, що атоми заліза у внутрішньому ядрі розташовані в повторюваній шестикутній конфігурації. Існуючі моделі, що зображують динаміку решітки у внутрішньому ядрі, моделюють лише невелику кількість атомів — зазвичай менше сотні. Але за допомогою алгоритму ШІ дослідники змогли розширити атомне середовище, створивши «суперячейку» приблизно з 30 000 атомів для прогнозування властивостей заліза.

Моделювання руху атомів в надщільній гексагональній структурі у внутрішньому ядрі Землі

Результати, отримані за допомогою лабораторних експериментів і теоретичних моделей, показують, що атоми у внутрішньому ядрі рухаються набагато частіше, ніж вважалося раніше. У цьому масштабі суперкомірки вчені спостерігали, як групи атомів міняються місцями, зберігаючи при цьому гексагональну структуру.

Дослідники вважають, що рух атомів пояснює, чому сейсмічні вимірювання внутрішнього ядра показують, що середовище набагато м’якше і піддатливіше, ніж можна було б очікувати при такому тиску. Крім того, розуміння рухів атомів допоможе в майбутніх дослідженнях розподілу енергії і тепла у внутрішньому ядрі, їх зв’язку з динамікою зовнішнього ядра і формуванням магнітного поля планети.