Skip to content
Чудната „суперјонска состојба“ – материја што е цврста по рамката, а течна по движењето – сè почесто се споменува како најдобро објаснување за една од најстарите геофизички мистерии: зошто Земјиното внатрешно јадро изгледа цврсто, а сепак „меко“ во сеизмичките мерења. Нови лабораториски експерименти на железо-јаглеродна легура покажаа дека токму ваков хибриден режим е возможен и дека може да ги репродуцира клучните аномалии што ги гледаме со децении преку сеизмични бранови.
Внатрешното јадро, според класичниот модел, е железо под огромен притисок, толку компримирано што останува цврсто и при температури споредливи со површината на Сонцето. Но, сеизмичните податоци долго сигнализираат „нешто не се вклопува“: брзината на смолкнувачките (shear) бранови е невообичаено ниска, а Поасоновиот однос е повисок од тоа што би се очекувало за „нормален“ метален кристал. Токму тие индикатори ја хранеа идејата дека јадрото не е крута челична топка, туку структура што се однесува повеќе како омекнат метал.
Во суперјонска фаза, железните атоми остануваат наредени во кристална решетка, додека полесните атоми – во случајов јаглеродот – стануваат исклучително подвижни и „лизгаат“ низ празнините на таа решетка како течност. Резултатот е материјал што ја задржува формата на цврсто тело, но внатрешно има течна динамика која драматично ја намалува ригидноста. Истражувачите ја опишуваат оваа комбинација како „замрзнато, но тече“.
Експерименталната потврда е добиена со техника што личи на научен еквивалент на удар во наносекунди. Тимот користел динамичка шок-компресија: железо-јаглеродни примероци биле забрзувани до над 7 километри во секунда и удирани во цел, создавајќи притисоци до околу 140 гигапаскали и температури близу 2.600 келвини. Тоа не ги достигнува целосните услови на внатрешното јадро, но е доволно за да се симулираат клучните физички однесувања и да се измери како се менуваат механичките својства при екстреми.
Клучната вест е во совпаѓањето: при тие услови се забележува значително „омекнување“ – пад на смолкнувачката брзина и раст на Поасоновиот однос – во рамка што одговара на сеизмичните сигнали од јадрото. Авторите во трудот наведуваат дека промената може да објасни зошто внатрешното јадро изгледа и круто и меко во исто време, особено ако суперјонската дифузија на јаглерод се комбинира со колективни движења на железните атоми во состојба блиску до „предтопење“. Трудот е објавен во National Science Review.
Зошто ова е повеќе од лабораториска куриозитетност? Затоа што ако во јадрото навистина постои таква динамична „цврста“ материја, тоа менува како се гледаат процесите што ја хранат Земјината магнетосфера. Подвижноста на лесните елементи во цврста решетка отвора простор за дополнителни механизми на пренос на енергија и материја во длабочината, а со тоа и за поинакви сценарија за долгорочната еволуција на магнетното поле и внатрешната структура на планетата.