Vedci po prvýkrát experimentálne potvrdili existenciu zvláštneho skupenstva hmoty, ktoré by sa malo nachádzať hlboko vnútri našej planéty. Ide o stav, ktorý nie je ani klasicky pevný, ani kvapalný, ale kombinuje vlastnosti oboch, informuje ScienceAlert. Tento superiónový stav by mohol vysvetliť viacero dlhodobých záhad spojených s vnútorným jadrom Zeme, najmä jeho nečakane nízku tuhosť a zvláštne správanie seizmických vĺn.

Materiály sa tu správajú úplne inak

Základom experimentu bola zliatina železa a uhlíka, teda materiál, ktorý sa považuje za realistického kandidáta na zloženie vnútorného jadra. Vedci ju vystrelili vysokou rýchlosťou z presného plynového kanóna a nechali naraziť do špeciálneho terča. Tento náraz vyvolal extrémne tlakové a teplotné podmienky, ktoré sa veľmi blížia prostrediu panujúcemu tisíce kilometrov pod povrchom planéty. Aj keď išlo len o zlomky mikrosekundy, moderné lasery a rýchle senzory umožnili detailne zmerať hustotu materiálu, jeho teplotu aj spôsob, akým ním prechádzajú akustické vlny.

Výsledky presne zodpovedali tomu, čo geofyzici pozorujú v seizmických dátach už celé desaťročia. Priečne vlny sa v takomto materiáli šíria výrazne pomalšie, než by sa očakávalo od klasickej pevnej látky. Zároveň sa ukázalo, že materiál je oveľa poddajnejší, akoby mal konzistenciu skôr mäkkej hmoty než tuhého kovu. Práve to je jeden z najväčších paradoxov vnútorného jadra, ktoré má byť vďaka obrovskému tlaku pevné, no napriek tomu sa správa prekvapivo mäkko.

Argonne National Labs

Fyzikálny mechanizmus tohto javu je elegantný. Kryštálová mriežka železa zostáva stabilná a usporiadaná, takže materiál si zachováva pevný charakter. Zároveň však ľahšie atómy uhlíka získavajú pri extrémnej teplote vysokú pohyblivosť a dokážu sa voľne presúvať medzi atómami železa. Výsledkom je hybridný stav, v ktorom jedna zložka ostáva pevná a druhá sa správa ako tekutina. Práve táto vnútorná pohyblivosť dramaticky znižuje tuhosť celého materiálu a mení jeho mechanické vlastnosti.

Procesy v týchto podmienkach stále nechápeme

Teoretické modely naznačovali existenciu takéhoto stavu už pred niekoľkými rokmi, no chýbal priamy experimentálny dôkaz. Teraz ho vedci získali pomocou dynamickej rázovej kompresie, čo je jedna z mála metód, ktorá dokáže aspoň na okamih napodobniť podmienky hlbín Zeme. Dosiahnuté tlaky presahovali sto gigapascalov a teploty sa pohybovali v tisícoch kelvinov. Hoci skutočné vnútorné jadro je ešte extrémnejšie, experimenty verne zachytili kľúčové fyzikálne procesy.

Tento objav má význam ďaleko presahujúci samotnú mineralógiu. Vnútorné jadro zohráva dôležitú úlohu v dynamike celej planéty a nepriamo ovplyvňuje aj vznik a stabilitu zemského magnetického poľa. Pohyb nabitých častíc a prenos tepla medzi jadrom a plášťom sú kľúčové pre procesy, ktoré udržiavajú magnetický štít chrániaci Zem pred kozmickým žiarením. Ak je vnútorné jadro dynamickejšie, než sa doteraz predpokladalo, môže to znamenať, že aj mechanizmy generovania magnetického poľa sú komplexnejšie.

Čítajte viac z kategórie: Novinky