Таємничий суперіонний стан речовини, виявлений у надрах Землі, може радикально змінити уявлення про її внутрішню структуру.
Вперше вчені експериментально довели існування суперіонної фази залізо-вуглецевого сплаву, яка є одночасно твердою і рідкою. «У цьому стані атоми вуглецю дифундують крізь кристалічну решітку заліза», — пояснює Юджун Чжан із Сичуанського університету. Це пояснює аномальну поведінку сейсмічних хвиль, що спостерігається в ядрі планети.
Дослідження спирається на метод динамічного ударного стиснення, що імітує умови внутрішнього ядра Землі. Вчені стиснули сплав до 140 гігапаскалів і нагріли до понад 2600 кельвінів. «Ми розчавили зразок настільки сильно, що він поводився, як матеріал у ядрі Землі», — додає Чжан.
Отримані дані співпали з відомими сейсмічними спостереженнями: низька швидкість поперечних хвиль та коефіцієнт Пуассона. У такому стані залізо залишається структурно стабільним, а вуглець рухається між його атомами. «Це елегантне рішення багаторічної геофізичної загадки», — зазначають автори.
Це відкриття підсилює гіпотезу про динамічну модель внутрішнього ядра, де одночасно відбуваються тверді й рідкі процеси. «Ми відходимо від статичної моделі до динамічної», — підсумовує Чжан. Це може змінити погляд на утворення магнітного поля та поведінку подібних до Землі планет.