Снег состоит из крошечных частиц железа – намного тяжелее любой снежинки на поверхности Земли – которые падают из расплавленного внешнего ядра и накапливаются наверху внутреннего ядра, создавая груды толщиной до 200 миль, которые покрывают внутреннее ядро.
Изображение может звучать как инопланетная зимняя страна чудес. Но ученые, которые возглавляли исследование, сказали, что это похоже на то, как камни образуются внутри вулканов.
«Металлическое ядро Земли работает как магматический очаг, о котором мы лучше знаем в коре», – сказал Юнг-Фу Линь, профессор Школы наук о Земле Джексона Техасского университета в Остине и соавтор исследования.
Исследование доступно в Интернете и будет опубликовано в печатном выпуске журнала JGR Solid Earth 23 декабря.
Юцзюнь Чжан, доцент Сычуаньского университета в Китае, руководил исследованием.
Среди других соавторов – аспирант школы Джексона Питер Нельсон; и Ник Дайгерт, доцент Университета Теннесси, проводивший исследование во время постдокторской стажировки в школе Джексона.
Образцы ядра Земли не могут быть взяты, поэтому ученые изучают его, записывая и анализируя сигналы сейсмических волн (тип энергетической волны), когда они проходят через Землю.
Однако отклонения между недавними данными сейсмических волн и значениями, которые можно было бы ожидать на основе текущей модели ядра Земли, вызвали вопросы.
Волны движутся медленнее, чем ожидалось, когда они проходят через основание внешнего ядра, и они движутся быстрее, чем ожидалось, когда движутся через восточное полушарие верхнего внутреннего ядра.
Исследование предлагает железное заснеженное ядро в качестве объяснения этих аберраций.
Ученые.я. Брагинский предположил в начале 1960-х годов, что слой суспензии существует между внутренним и внешним ядром, но преобладающие знания об условиях нагрева и давления в окружающей среде ядра опровергли эту теорию. Однако новые данные экспериментов с сердцевинными материалами, проведенные Чжаном и взятые из более поздней научной литературы, показали, что кристаллизация возможна и что около 15% самого нижнего внешнего ядра может быть сделано из кристаллов на основе железа, которые в конечном итоге падают в жидкость. внешнее ядро и установить поверх твердого внутреннего ядра.
«Странно думать об этом», – сказал Дайгерт. "У вас есть кристаллы во внешнем ядре, которые падают на внутреннее ядро на расстоянии нескольких сотен километров."
Исследователи указывают на скопившийся снежный покров как на причину сейсмических аберраций. Состав, похожий на суспензию, замедляет сейсмические волны. Разница в размере снежного кучи – тоньше в восточном полушарии и толще в западном – объясняет изменение скорости.
«Граница внутреннего ядра – это не простая и гладкая поверхность, которая может повлиять на теплопроводность и конвекцию ядра», – сказал Чжан.
В статье снег из частиц железа сравнивается с процессом, который происходит внутри магматических очагов ближе к поверхности Земли, когда минералы кристаллизуются из расплава и сливаются воедино. В магматических камерах уплотнение минералов создает так называемую «кумулированную породу»."В ядре Земли уплотнение железа способствует росту внутреннего ядра и сжатию внешнего ядра.
А учитывая влияние ядра на явления, которые влияют на всю планету, от генерации ее магнитного поля до излучения тепла, которое приводит в движение тектонические плиты, более глубокое понимание его состава и поведения может помочь понять, как работают эти более крупные процессы.
Брюс Баффет, профессор наук о Земле из Калифорнийского университета в Беркли, который изучает внутренние поверхности планет и не принимал участия в исследовании, сказал, что исследование сталкивается с давними вопросами о недрах Земли и может даже помочь раскрыть больше о том, как образовалось ядро Земли. быть.
«Связывание прогнозов модели с аномальными наблюдениями позволяет нам сделать выводы о возможном составе жидкого ядра и, возможно, связать эту информацию с условиями, которые преобладали во время формирования планеты», – сказал он. "Стартовые условия – важный фактор в том, что Земля стала планетой, которую мы знаем."
Исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая, фондами фундаментальных исследований для центральных университетов, Школой наук о Земле Джексона, Национальным научным фондом и Фондом Слоуна.