В ядре Земли скрывается элемент не из нашего мира: что обнаружили физики

Фото: ScienceAlert

Хотя ядро Земли в основном состоит из железа, оно также может содержать первичный гелий, который образовался сразу после Большого взрыва. Обычно гелий сложно связывается с тяжелыми элементами, но физикам удалось связать этот инертный газ с железом под влиянием высокой температуры и давление. Обнаружение того, что гелий может соединяться с железом в экстремальных условиях, означает, что в ядре Земли может находиться целый резервуар из гелия, который является вторым по распространенности химическим элементом во Вселенной. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Popular Mechanics.

Недра Земли скрывает еще очень много тайн, которые пытаются разгадать ученые. Это касается и ядра нашей планеты, которое невозможно увидеть напрямую, а потому все исследования дают лишь косвенные доказательства тех или иных его особенностей. Известно, что ядро Земли состоит из двух частей: расплавленного внешнего ядра, состоящего из жидкого железа и никеля, а также из твердого внутреннего железного ядра.

Известно, что ядро Земли не такое плотное, как железо, а потому появилась теория, что оно может состоять также из более легких химических элементов, таких как углерод и кремний. Теперь же физики считают, что в ядре Земли может также находиться и еще более легкий химический элемент — гелий. Если точнее, то там может находиться первичный гелий, который связался с частью железа в ядре, когда Земля еще формировалась более 4 млрд лет назад. Но гелий, который является инертным газом, плохо связывается с тяжелыми химическими элементами, особенно с железом. Но эксперимент физиков показал, что это не так.

На Земле гелий представлен в виде двух изотопов: гелий-4 и гелий-3. Но первичный гелий, или гелий-3, не возникает на нашей планете, ведь считается, что он образовался сразу после Большого взрыва, а затем распространился по космосу.

После водорода, самым распространенным химическим элементом во Вселенной является гелий, и он составляет большую часть массы в протопланетных дисках, где рождаются планеты. В таком же диске сформировалась и Земля. Физики считают, что во время формирования нашей планеты большая часть гелия-3 могла быть изолирована в ядре Земли в результате химических реакций в магматическом океане, покрывающем нашу планету.

Учитывая то, что прошлые исследования показали, что вулканы извергают магму с большим количеством гелия-3, физики решили выяснить, может ли во внешнем ядре Земли находиться целый резервуар этого элемента. Чтобы имитировать экстремальное тепло и давление внешнего ядра, физики поместили железо и гелий-3 в алмазную ячейку и нагрели эти элементы до 2700 градусов Цельсия. При этом элементы подверглись давлению в 55 гигапаскалей. После этого ученые заморозили образец полученного соединения, чтобы изучить его вблизи и предотвратить утечку гелия.

Перед экспериментом физики предсказали, что если железо и гелий сольются, они обнаружат атомы гелия, внедренные в кристаллическую структуру железа. И действительно, ученые обнаружили, что атомы гелия находятся между атомами железа в решетчатой ​​структуре. Железо содержало до 3% процента гелия, а это показывает, что инертный газ может связаться с железом под действием сильного тепла и давления.

По словам физиков, полученный результат указывает на то, что в ядре ​​Земли может находиться скрытый резервуар первичного гелия, созданного не в нашем мире.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform