Внутреннее ядро Земли и геомагнитное поле. Кредит: ИГКАС

Геомагнитное поле создается внутри Земли и распространяется в космическое пространство, чтобы защитить Землю от космического излучения и заряженных частиц солнечного ветра. Магнитное поле создается конвекцией заряженных жидкостей расплавленного железа во внешнем ядре Земли.

В отличие от конвективно-однородного внешнего ядра внутреннее ядро Земли неоднородно и анизотропно. Сейсмическая скорость в полярном направлении на ~2–3 % больше, чем в экваториальном направлении.

Недавно исследователи под руководством проф. Ли Хепин и Хэ Ю из Института геохимии Китайской академии наук (IGCAS) обнаружили, что анизотропная структура внутреннего ядра Земли управляется дипольным геомагнитным полем.

Исследование было опубликовано в Nature Communications 24 марта.

В прошлом году исследование, опубликованное в журнале Nature, показало, что внутреннее ядро Земли представляет собой не обычное твердое тело, а смесь твердого железа и жидкоподобных легких элементов (водорода, кислорода и углерода), что также известно как суперионное состояние.

В текущем исследовании исследователи обнаружили, что сплав Fe-H с гексагональной плотной упаковкой (ГПУ) проявляет как сейсмическую анизотропию, так и анизотропию диффузии ионов водорода в условиях высокого давления и температуры во внутреннем ядре Земли.

В присутствии внешнего электрического поля ориентация решетки Fe-H с осью с, указывающей в направлении поля, была энергетически выгодной. Из-за этого эффекта выравнивание решетки Fe-H могло управляться электрическим полем.

Учитывая распределение электромагнитного поля во внутреннем ядре, установлено взаимодействие между внутренним ядром и геомагнитным полем. Выровненная текстура, вызванная геомагнитным полем, показала значительную сейсмическую анизотропию, что объясняет анизотропные сейсмические скорости во внутреннем ядре.

«Это интригует! Мобильный водород внутри внутреннего ядра Земли может коррелировать с геомагнитным полем и, таким образом, формировать анизотропную текстуру, которая должна дать нам новую перспективу для понимания тайн внутреннего ядра Земли и магнитного поля Земли », — сказал доктор Хе. Ю., автор-корреспондент исследования.

«Помимо последствий для наук о Земле, уникальные физические свойства суперионного эффекта также важны для нас, чтобы лучше понять поведение суперионной материи в экстремальных условиях внутри экзопланет», — сказал доктор Сунь Шичуань, первый автор исследования.