Naučnici su napokon eksperimentalno dokazali postojanje neobičnog stanja materije, istovremeno čvrstog i tekućeg, za koje se dugo teoretisalo da se nalazi u samom središtu naše planete. Ovo superionsko stanje moglo bi objasniti zbunjujuća seizmička očitanja koja su sugerisala da je unutrašnje jezgro Zemlje mekano poput maslaca, a ne kruto poput čelika, piše Science Alert.
"Prvi put smo eksperimentalno pokazali da legura željeza i ugljika pod uslovima unutrašnjeg jezgra pokazuje izrazito nisku brzinu smicanja," pojašnjava fizičar Youjun Zhang sa Univerziteta Sichuan u Kini.
"U ovom stanju, atomi ugljika postaju vrlo pokretljivi i kreću se kroz kristalnu željeznu strukturu, dok samo željezo ostaje čvrsto i uređeno. Ova takozvana 'superionska faza' dramatično smanjuje krutost legure."
Još od 1930-ih godina prevladavalo je shvatanje da unutrašnjost Zemlje čini tekuće vanjsko jezgro i unutrašnje jezgro koje je, zbog ogromnog pritiska, čvrsto uprkos ekstremnim temperaturama. Međutim, seizmički podaci prikupljani decenijama ukazivali su na to da slika nije potpuna.
Način na koji se zvučni talasi kreću kroz unutrašnjost planete dao nam je detaljan uvid u njenu arhitekturu, ali niska brzina takozvanih smičnih talasa kroz jezgro sugerisala je da ono, ako je i čvrsto, nije onakvo kakvim smo ga zamišljali.
Rješenje zagonetke ponudio je 2022. godine tim geofizičara Yu Hea s Kineske akademije nauka. Sada su Zhang, He i njihove kolege to i eksperimentalno potvrdili koristeći tehniku dinamičke udarne kompresije.
Ispalili su sićušni projektil od legure željeza i ugljika brzinom većom od 7 kilometara u sekundi. Udar je stvorio pritisak do 140 gigapaskala i temperature blizu 2.600 Kelvina, što je bilo dovoljno da se repliciraju ključni uslovi iz Zemljinog jezgra na svega nekoliko nanosekundi.
Rezultati su se savršeno poklopili sa seizmičkim mjerenjima zabilježenim u stvarnom Zemljinom jezgru. Istraživači su dokazali da pod takvim uslovima željezna matrica ostaje čvrsto na mjestu, dok atomi ugljika slobodno teku kroz praznine.
Ovo elegantno rješenje ne samo da objašnjava seizmičke podatke, već bi moglo pružiti i nove uvide u Zemljino magnetno polje, koje nastaje duboko u unutrašnjosti planete.
"Udaljavamo se od statičnog, krutog modela unutrašnjeg jezgra prema dinamičnom," rekao je Zhang. "Razumijevanje ovog skrivenog stanja materije približava nas korak bliže otkrivanju tajni unutrašnjosti planeta sličnih Zemlji."
Istraživanje je objavljeno u prestižnom časopisu National Science Review.