Naučnici su konačno eksperimentalno dokazali postojanje čudnog stanja materije, i čvrstog i tečnog, za koje se dugo pretpostavljalo da se nalazi u samom centru naše planete.

Ovo superionsko stanje moglo bi da objasni neka zagonetna seizmička očitavanja koja sugerišu da je unutrašnje jezgro Zemlje meko kao puter, a ne tvrdo kao čelik, piše Science Alert .

„Eksperimentalno smo prvi put pokazali da legura gvožđa i ugljenika pod uslovima unutrašnjeg jezgra pokazuje izuzetno nisku brzinu smicanja“, objašnjava fizičar Jojun Žang sa Univerziteta Sičuan u Kini.

„U ovom stanju, atomi ugljenika postaju veoma mobilni, difuzujući kroz kristalnu strukturu gvožđa poput djece koja plešu kvadratni ples, dok samo gvožđe ostaje čvrsto i uređeno. Ova takozvana “superionska faza” dramatično smanjuje krutost legure.“

Zagonetka u središtu Zemlje

Od 1930-ih, preovlađujući stav je bio da se unutrašnjost Zemlje sastoji od tečnog spoljašnjeg jezgra i unutrašnjeg jezgra koje je čvrsto zbog ogromnog pritiska, uprkos ekstremnim temperaturama. Međutim, decenije seizmičkih podataka sugerišu da slika nije potpuna.

Način na koji zvučni talasi putuju kroz unutrašnjost planete dao nam je detaljan uvid u njenu arhitekturu, ali mala brzina takozvanih smicajnih talasa kroz jezgro sugeriše da, iako je čvrsta, nije toliko čvrsta koliko smo zamišljali.

Laboratorijska potvrda

Rješenje zagonetke ponudio je 2022. godine tim koji je predvodio geofizičar Ju He iz Kineske akademije nauka, koji je teoretizirao da superionsko stanje može objasniti neobična očitavanja. Prema teoriji, dok ogroman pritisak drži gvožđe u krutoj rešetki, ekstremna toplota omogućava lakšim atomima, poput ugljenika, da teku kroz nju poput tečnosti.

Sada su Žang, He i njihove kolege ovo eksperimentalno potvrdili. Koristeći tehniku dinamičke udarne kompresije, ispalili su sićušni projektil od legure gvožđa i ugljenika brzinom većom od 7 kilometara u sekundi. Udar je stvorio pritisak do 140 gigapaskala i temperaturu od blizu 2.600 Kelvina, dovoljno da se repliciraju ključni uslovi pronađeni u Zemljinom jezgru za samo nekoliko nanosekundi.

Novi pogled na unutrašnjost planete

Iako su simulirani uslovi trajali izuzetno kratko, to je bilo dovoljno da se izmere ključna svojstva. Rezultati su se savršeno poklapali sa niskom brzinom smicajnog talasa i drugim seizmičkim merenjima zabeleženim u stvarnom jezgru Zemlje. Istraživači su pokazali da pod takvim uslovima, gvozdena matrica ostaje čvrsto na mjestu, dok atomi ugljenika slobodno teku kroz šupljine.

Ovo elegantno rešenje ne samo da objašnjava seizmičke podatke, već bi moglo da pruži i nove uvide u Zemljino magnetno polje, koje potiče duboko u unutrašnjosti planete.

„Udaljavamo se od statičnog, krutog modela unutrašnjeg jezgra ka dinamičnom“, rekao je Žang. „Razumijevanje ovog skrivenog stanja materije dovodi nas korak bliže otključavanju tajni unutrašnjosti planeta sličnih Zemlji.“

Izvor: ATV