Jądro Ziemi składa się głównie z kuli żelaza o temperaturze powyżej 4000 st. C. i ciśnieniu ponad 1,3 mln atmosfer. W takich warunkach obecne tam żelazo jest tak płynne, jak woda w oceanach. Tak skrajne warunki panują jednak wyłącznie w samym centrum Ziemi, gdzie ciśnienie i temperatura są nawet jeszcze wyższe, a żelazo przyjmuje postać stałą. Grubość stałej i płynnej części jądra Ziemi naukowcy znają dzięki analizom fal sejsmicznych, powstających przy okazji trzęsień Ziemi, przechodzących przez naszą planetę. Wiemy też, jak wraz z głębokością rośnie ciśnienie wewnątrz Ziemi. Badania fal nie pozwalały jednak poznać wartości temperatur.

Naukowcy od dawna próbowali ustalić, jak żelazne jądro Ziemi zachowuje się w skrajnych warunkach związanych z temperaturami i ciśnieniem. Wiele dotychczasowych badań w tym kierunku dawało jednak sprzeczne wyniki.

Tym razem Simone Anzellini z Commissariat a l’Energie Atomiquewe Francji i jej współpracownicy symulowali związane z topnieniem zachowanie metalicznego żelaza w jądrze Ziemi. Naukowcy badali żelazo, poddając je działaniu ciśnienia sięgającego 200 gigapaskali (równe mniej więcej 2 mln atmosfer). Odpowiada to ciśnieniu, jakie panuje w górnej jednej czwartej jądra Ziemi. Tak skrajne warunki mogli uzyskać, wykorzystując urządzenie zwane diamentowym imadłem, rozgrzewane laserem. Korzystając z dyfraktometrii rentgenowskiej podglądali też zmiany, jakie w tak skrajnych warunkach mogą zachodzić w żelaznym jądrze.

Wyniki uzyskane w skali laboratoryjnej Anzellini i jej współpracownicy przenieśli na skalę zbliżoną do realnej. Dzięki temu określili temperaturę żelaza w momencie, gdy topnieje ono w wewnętrznych granicach jądra Ziemi (na granicy pomiędzy wewnętrzną, stałą - a zewnętrzną płynną częścią jądra).

Ich zdaniem panuje tam temperatura ok. 6 tys. st. C - o wiele wyższa, niż to wynikało z tradycyjnych oszacowań. Wynik zgadza się z niedawnymi obliczeniami prowadzonymi przez ekspertów w dziedzinie mechaniki kwantowej.

Nowe wyniki pomagają zawęzić możliwy zakres temperatur w jądrze Ziemi. Wiedza na temat panujących tam procesów pomaga lepiej zrozumieć fakt istnienia pola magnetycznego. (PAP)

zan/ krf/ ula/