Четверг, 05.11.2026, 21:49 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [811]
Жара [647]
Засуха [217]
Землетрясение [2262]
Извержение [1107]
Космос [417]
Лавина [142]
Мороз [316]
Наводнение,цунами [1122]
Оползень,провал [357]
Пожар [700]
Сель [43]
Снегопад [768]
Теория [3534]
Торнадо,ураган [1201]
Феномены [243]
Эпидемия [2603]

Интересное
Аномальные новости

Новости криптозоологии

Календарь
«  Февраль 2022  »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28

Архив новостей

Реклама

Форма входа

Главная » 2022 » Февраль » 11 » Суперионные сплавы железа обвинили в сильном замедлении сейсмических волн в центре Земли
18:58
Суперионные сплавы железа обвинили в сильном замедлении сейсмических волн в центре Земли

Китайские геохимики промоделировали состояние вещества во внутреннем ядре Земли на основе предположения о том, что главный его компонент (железо) образует суперионные сплавы с легкими элементами — водородом, углеродом и кислородом.

Предложенная модель позволила объяснить несоответствие между расчетной и измеренной скоростью сейсмических волн во внутреннем ядре, а с учетом влияния геомагнитного поля — и его сейсмическую анизотропию. Исследование опубликовано в журнале Nature. Главный источник данных о строении глубоких недр Земли — это объемные сейсмические волны двух типов: продольные, или волны сжатия (обозначаются символом P), и поперечные, или сдвиговые S-волны. Они рождаются вместе, но при распространении более медленные S-волны отстают, а кроме того, они могут распространяться только в твердом теле.

Скорость и тех, и других волн зависит от плотности и упругости среды, что дает возможность получить информацию о свойствах вещества в недрах. Именно анализ сейсмических данных позволил в начале XX века обнаружить ядро как структурный элемент планеты, а в 1930-х годах показал, что внутри него существует поверхность раздела. В ходе последующих исследований ученые установили, что эта поверхность ограничивает внутреннюю часть ядра радиусом 1220–1230 километров. Данные об изменениях скорости сейсмических волн привели к выводу о том, что вещество в ней находится в твердом, кристаллическом состоянии.

Ядро недоступно для прямого химического анализа. О его составе судят исходя из относительной распространенности элементов, теоретических представлений о формировании планет и модельных экспериментов, а также ограничений, налагаемых на плотность по результатам сейсмологических и гравиметрических наблюдений. Главный компонент ядра — железо, в меньших количествах присутствуют никель и другие сидерофильные элементы — кобальт, молибден, осмий, иридий и прочие. Но целиком металлическое ядро оказалось бы слишком плотным. Поэтому не только жидкое внешнее, но и внутреннее твердое ядро должны содержать и легкие примеси, такие как сера, кремний, кислород, углерод, водород.

Температура внутреннего ядра оценивается примерно в 5400–5700 кельвин. Давление, согласно Предварительной эталонной модели Земли (PREM), в которой распределение физических характеристик планеты представлено как функция радиуса, составляет приблизительно 330–360 гигапаскалей. В таких условиях железо кристаллизуется с образованием так называемой гексагональной плотнейшей упаковки атомов, или hcp-модификации.

В числе прочих характеристик PREM включает и расчетные скорости сейсмических волн на разных глубинах. Однако по результатам уточненных исследований 2018 года выяснилось, что для твердого внутреннего ядра они завышены на 2,5 процента. Так, скорость S-волн в центре ядра оказалась равна 3,58, а не 3,67 километра в секунду, как предполагает PREM. Это означает, что внутреннее ядро нельзя считать полностью твердым.

Объяснения требует и еще одна особенность внутреннего ядра, получившая название сейсмической анизотропии. Известно, что P-волны в нем распространяются примерно на три процента быстрее в полярном направлении, чем в экваториальном. Некоторые ученые полагают, что это явление связано с присутствием разных модификаций железа или его твердых сплавов, в которых кристаллические решетки ориентированы взаимно перпендикулярно. Другие указывают, что в экспериментах устойчивость проявила лишь hcp-модификация.

Группа исследователей из КНР во главе с Юй Хэ (Yu He) из Института геохимии Китайской академии наук сосредоточила свое внимание на взаимодействии железа с легкими компонентами внутреннего ядра — водородом, углеродом, кислородом, кремнием и серой. С помощью численного моделирования они рассчитали термодинамические характеристики двух вариантов кристаллических hcp-решеток, содержавших 64 атома железа. В первом случае атом легкого элемента замещал в решетке атом железа, во втором — вводился между узлами решетки. Расчеты велись для давлений от 340 до 360 гигапаскалей и температур от 2000 до 7000 кельвин.

Оказалось, что сера и кремний предпочитают замещать железо, образуя стабильные твердые сульфиды и силициды. Водород, углерод и кислород при давлениях ниже 350 гигапаскалей (то есть дальше от центра ядра) охотнее проникают в междоузлия решетки hcp-железа. Такие сплавы могут оставаться полностью твердыми лишь до температуры 2500–2800 кельвин, а это существенно ниже, чем во внутреннем ядре. Затем подвижность ионов легких элементов растет, и приблизительно при 3000 кельвин они начинают мигрировать внутри кристаллической решетки. Такое состояние вещества, промежуточное между твердым кристаллом и жидкостью, носит название суперионного. Оно разрушается с полным плавлением решетки в диапазоне температур 5413–5770 кельвин при давлении около 330 гигапаскалей, то есть в условиях, соответствующих границе внутреннего ядра. Эта температура на 500–800 градусов ниже, чем нужно для плавления чистого hcp-железа.

Юй Хэ и его коллеги провели расчеты упругих свойств суперионных сплавов и определили скорости сейсмических волн в них. Если в твердых сплавах с ростом температуры до 3000 кельвин значения скоростей волн обоих типов уменьшаются почти линейно, то с переходом в суперионное состояние они демонстрируют ускоренный спад, особенно для S-волн. Моделирование с учетом присутствия никеля показало, что небольшое количество легких примесей, особенно водорода, дает величину скорости, близкую к той, что была измерена в 2018 году.

По-видимому, вещество в суперионном состоянии встречается и на других планетах Солнечной системы. Так, суперионный лед, вероятно, присутствует в недрах Урана и Нептуна среди прочих высокотемпературных модификаций льда и вносит вклад в формирование их магнитных полей. На Земле, как полагают Юй Хэ с коллегами, суперионные сплавы железа во внутреннем ядре Земли тоже участвуют в поддержании механизма геодинамо.

Миграция ионов легких элементов должна вносить вклад в теплопередачу от внутреннего ядра и тем самым способствовать конвекции — необходимому условию возникновения динамо-эффекта в жидком внешнем ядре. Магнитное поле, в свою очередь, воздействует на суперионные проводящие сплавы, заставляя легкие ионы перемещаться. Не исключено, что таким образом примеси в составе внутреннего ядра перераспределяются в достаточной степени, чтобы вызвать сейсмическую анизотропию. По мнению авторов статьи, вероятная связь между геодинамо и сейсмическими особенностями внутреннего ядра, которую должны прояснить дальнейшие исследования, может стать ключом к пониманию его структуры и эволюции.

https://nplus1.ru/news/2022/02/09/superionic-iron-alloys

Категория: Землетрясение | Просмотров: 377 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

Плотная женская грудь повысила риск рака (24)

Вакцинация от ковида во время беременности не повлияла на развитие детей (16)

Экспериментальное лечение волчанки «пощадило» здоровые иммунные клетки (15)

Четверть американцев симулировала симптомы болезни ради антибиотиков (28)

Антибиотики ускорили образование метилртути в почвах (21)

Лесные пожары во время беременности связали с риском развития расстройств (21)

ИИ диагностирует заболевания намного лучше живых врачей (42)

Эль-Ниньо 2026 года приближается по силе к рекордному явлению 1997 года (28)

Случаи лихорадки Эбола зарегистрированы в Кении и Нигерии (36)

Стерилизация воздуха не снизила частоту инфицирования хирургических ран (29)

Вспышка Эболы охватила уже восемь провинций ДР Конго (51)

Нейробиологи выявили новую разновидность депрессии (34)

Вакцины от ковида связали с улучшением показателей обоняния и вкуса (41)

Microsoft научила ИИ предсказывать погоду на шесть недель вперёд (65)

Семь ключевых показателей климата Земли достигли рекордных значений (54)

Почему эпидемии чумы в России не будет (126)

Хроническую боль предложили лечить не обезболиванием (75)

Ученые предложили бороться с лесными пожарами выжиганием лесов (67)

Лишний вес связали с более высокой выживаемостью при деменции (54)

Как быстро вейп разрушает легкие и иммунитет (57)

Одинаковые калории оказались неодинаковыми (53)

ВОЗ порекомендовала лечить ожирение у детей без лекарств и операций (55)

Пациенты с ИИ-психозом чаще всего испытывали психоз впервые (52)

Витамин C снизил смертность у пациентов с предраковым состоянием крови (75)

Вакцинация - один из способов продлить жизнь до 100 лет (55)

Принимающие «Оземпик» столкнулись с отслоением ногтей (66)

Число подтвержденных жертв лихорадки Эбола в Конго превысило 4000 (65)

Солнце и Луна вызывают землетрясения на Земле (80)

Приближающееся явление Эль-Ниньо очень экстремально (67)

Аспирин снизил риск деменции на 70% (67)

Каждый восьмой случай рака в мире связали с инфекциями (69)

Самые жаркие страны мира (76)

ВМО ожидает усиления Эль-Ниньо до начала следующего года (69)

Бессонницу связали с повышенным риском инсульта (72)

Дефицит массы и немощность повысили риск смерти (72)

Глобальное озеленение нарушило стабильность в засушливых зонах планеты (69)

Эль-Ниньо преобразил пустыню Атакама (74)

Больше REM-сна связали с меньшим риском 83 заболеваний (59)

Ритмичное сжатие голени помогло мозгу восстановиться после травмы и инсульта (69)

Тепловые волны на суше стали начинаться раньше и заканчиваться позже (79)

К февралю 2027 года Эль-Ниньо может унести жизни 450 тысяч человек (60)

Аутизм связали с заражением токсоплазмой или герпесом в материнской утробе (67)

Гренландия и Антарктида потеряли 11,3 триллиона тонн льда за 45 лет (66)

Вирус Оя оказался патогенным для человека (57)

Число подтвержденных жертв лихорадки Эбола в Конго превысило 3500 (84)

Глобальное потепление нарушило климатическую связь (74)

Самое жаркое лето в истории наблюдений (68)

Более 214 тысяч молний за день в Бразилии (76)

Что произойдет, если остановится Гольфстрим (68)

Препарат против Эболы не позволил вирусу проникнуть в клетки (80)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (29018)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19839)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10952)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10764)

Супервулкан может проснуться в любой момент (9384)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7606)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (7197)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (6089)

Остров ВИЗЕния (5809)

Англия: зима в начале мая (5673)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (5584)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (5539)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (5492)

Гипотеза о СПИД (5338)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (5267)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (5218)

Ураган в Москве 06.05.2012 (5138)

В Москву идет жара (5127)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (5009)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4996)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4972)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4951)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4950)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4918)

Йеллоустонский супервулкан (4894)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4893)

Семь новых природных чудес света (4889)

Самые большие и опасные вулканы мира (4887)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4879)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4875)

Землетрясение в Армении (4866)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4752)

Власти борятся с наводнением на Бали (4728)

Самые удивительные природные феномены (4626)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4619)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (4437)

Изменение климата (4364)

Зимняя гроза на Кузбассе (4337)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (4303)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (4264)

Copyright Sergo © 2012-2026

Яндекс.Метрика