Podróż badaczy z ESF do wnętrza Ziemi
Badacze z Europejskiej Fundacji Nauki (ESF) zburzyli powszechne wyobrażenie o tym, co naprawdę dzieje się 3000 kilometrów pod naszymi stopami. Do tej pory naukowcy uważali, że jądro Ziemi zbudowane jest z ułożonych obok siebie atomów żelaza; w rzeczywistości obraz może wcale nie być taki prosty. Biorąc pod uwagę olbrzymie ciśnienia i temperatury panujące w środku Ziemi (3,5 miliona atmosfer i 7000 stopni Kelvina), co sprawia, że tych warunków nie da się odtworzyć w laboratorium, cała nasza wiedza pochodzi z ekstrapolacji. W tej metodzie obserwuje się sposób przechodzenia fal sejsmicznych przez jądro. Na tej podstawie naukowcy wiedzą, że jądro składa się głównie z żelaza, ale muszą się tam także znajdować lekkie zanieczyszczenia, takie jak tlen, krzem, siarka, wodór, magnez i nikiel (od 5 do 15 procent). - Zakładano, że pierwiastki stopowe nie mają specjalnego znaczenia dla strukturalnych i sprężystych właściwości jądra - mówi Igor Abrikosov, fizyk-teoretyk z Uniwersytetu w Linköping w Szwecji. Na podstawie tych doświadczalnych i teoretycznych badań opracowano "standardowy model", w którym atomy żelaza ułożone są w sposób tworzący ciasną sześciokątną strukturę przypominającą plaster miodu. - W warunkach umiarkowanych ciśnień inne struktury wykazują pewien magnetyzm i - jak się okazało - mają mniejszą stabilność - wyjaśnia dr Abrikosov. W ostatnich latach osiągnięcia w dziedzinie informatyki umożliwiły naukowcom opracowanie bardziej zaawansowanych modeli. - Mamy coraz większą wiedzę specjalistyczną w obliczeniach "Ab initio" (z pierwszych zasad) i jesteśmy w stanie dokonywać ekstrapolacji coraz wyższej jakości, aby poznać warunki panujące w jądrze Ziemi - dodaje dr Abrikosov. Wykorzystując te dające nowe możliwości symulacje, badacze byli w stanie włączyć do swoich obliczeń takie pierwiastki, jak nikiel i magnez, i tak doszli do zaskakujących nowych wniosków. - W warunkach wysokiego ciśnienia inne struktury zostają pozbawione magnetyzmu i wszystkie mają podobną stabilność - mówi dr Abrikosov, który odkrył, że struktury o "sieci kubicznej centrowanej powierzchniowo" i "sieci kubicznej centrowanej wewnętrznie" nie mogą być wykluczone i że wszystkie te struktury są energetycznie możliwe. "Standardowy model" został unicestwiony, konkluduje dr Abrikosov. Ponieważ jądro Ziemi wytwarza pole magnetyczne, chroniąc nas przed bombardowaniem niebezpiecznymi promieniami kosmicznymi, jego poznanie jest nie tylko ważne, ale ma wręcz zasadnicze znaczenie dla naszego przetrwania. Co więcej, większa wiedza o jądrze Ziemi mogłaby nam także pomóc w rozwinięciu technologii, takich jak satelitarna, gdzie pole magnetyczne wykorzystuje się do utrzymywania satelitów we właściwym położeniu.