Наблюдения за тем, как сейсмические волны проходят через внутренние области Земли, меняя скорость и направление, показали, что ядро планеты разделено на две части: твёрдую внутреннюю и жидкую внешнюю. Обе состоят в основном из железа с примесью никеля. Около 10% массы внешнего ядра приходится на лёгкие элементы: серу, кислород, кремний, углерод и водород. Одни исследователи утверждают, что кислород в этой группе самый распространённый; другие склоняются в пользу серы.Группа ученых под руководством доктора Инвэя Фэя (Yingwei Fei) из Института Карнеги в Вашингтоне выяснила, что внешняя часть ядра Земли содержит намного меньше кислорода, чем считалось до сих пор.

Загадка ядра

Современная геология так точно и не знает, из чего состоит ядро нашей планеты, поскольку существующие методы не позволяют измерить состав ядра напрямую. Изучать ядро можно лишь при помощи сейсмического зондирования, когда приборы фиксируют отраженные волны, а затем ученые определяют по этим данным состав вещества, через которые эти волны прошли.
Современные модели говорят о том, что в составе ядра преобладают никель и железо, также в нем содержится небольшое количество более легких элементов. Как раз относительно этих легких примесей ведутся ожесточенные споры. Одни специалисты считают, что в них преобладает кислород, а другие утверждают, что там больше серы и азота.
«Мы не можем исследовать агрегатное состояние и химический состав ядра Земли напрямую. Мы можем это сделать только во время лабораторного эксперимента, сочетая данные сейсмического анализа и моделирования», - объясняет Фей.

Две модели одного ядра

Инвэй Фэй и его коллеги провели следующий эксперимент. Они взяли два образца, состоящих в основном из железа. Один содержал примерно 8% кислорода и 2% серы (по массе), а другой — 2,2% и 5,3% соответственно. Образцы поместили в условия высокого давления и температуры, воссоздав тем самым картину внешнего ядра.
Плотность второго образца и скорость прохождения через него звуковых волн лучше соответствовали тому, что наблюдается глубоко внутри планеты. Дальнейшие расчёты показали, что соответствие было бы ещё лучше, если бы на долю кислорода приходилось всего 0,5% массы.
Результаты хорошо согласуются с итогами недавнего теоретического исследования, показавшего, что 8% ядра может составлять кремний, 2% — сера, 0,5% — кислород. В то же время, как отмечает г-н Фэй, 8% кремния — слишком высокий показатель, не позволяющий объяснить некоторые характеристики ядра (например, разницу в плотности между внутренней и внешней частью).
Небольшое количество кислорода во внешнем ядре подразумевает, что его было мало в том материале, из которого формировалась Земля.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Подготовлено по материалам ScienceNews.