Wnętrze Ziemi cieplejsze niż myślano

Temperatura wnętrza Ziemi wynosi 6000 stopni Celsjusza, czyli o 1000 stopni więcej niż wykazały wcześniejsze pomiary. Badania uczonych z European Synchrotron Radiation Facility wykazały tym samym prawdziwość teoretycznych modeli geofizycznych, zgodnie z którymi różnica temperatury pomiędzy stałym jądrem wewnętrznym, a znajdującym się powyżej płaszczem musi wynosić co najmniej 1500 stopni Celsjusza. Tylko taka różnica wyjaśnia istnienie ziemskiego pola magnetycznego.

Badanie fal sejsmicznych przechodzących przez naszą planetę pozwala na stwierdzenie, jaką grubość mają poszczególne warstwy budujące Ziemię, czy są płynne czy stałe, a nawet w jaki sposób zmienia się ciśnienie. Nie dają jednak żadnych informacji na temat temperatur panujących we wnętrzu planety. Te trzeba symulować w laboratorium.

Naukowcy wykorzystują w tym celu komory diamentowe zapewniające ciśnienie milionów atmosfer oraz lasery podgrzewające próbki do pożądanej temperatury. W praktyce wymaga to przezwyciężenia wielu problemów. Żelazo musi być odizolowane termicznie od otoczenia i nie może wchodzić z nim w reakcje chemiczne. Nawet jeśli próbka osiągnie ekstremalną temperaturę i ciśnienie panujące we wnętrzu Ziemi, to stan taki trwa tylko sekundy. W tym czasie niezwykle trudno jest stwierdzić, czy próbka zaczęła się roztapiać czy wciąż jest ciałem stałym - mówi Agnes Dewaele. Opracowaliśmy nową technikę, w której intensywne promieniowanie X z synchrotronu bada próbkę i dzięki dyfrakcji w czasie krótszym niż sekunda informuje nas, czy jest ona ciekła, stała czy częściowo roztopiona. Czas badania jest na tyle krótki, że temperatura i ciśnienie są stałe a my jesteśmy w stanie zapobiec wszelkim reakcjom chemicznym - wyjaśnia Mohamed Mezouar.

Naukowcy eksperymentalnie dowiedli, że przy ciśnieniu 2,2 miliona atmosfer punkt topnienia żelaza to 4800 stopni Celsjusza. Następnie ekstrapolowali te wyniki do ciśnienia 3,3 miliona atmosfer, jakie panuje na granicy jądra stałego i płynnego. Wyliczyli w ten sposób, że musi tam panować temperatura rzędu 6000 ± 500 stopni Celsjusza.

Naukowcy dowiedzieli się również, dlaczego w 1993 roku Reinhard Boehler określił tę temperaturę na 1000 stopni niższą. Otóż przy temperaturze 2400 stopni Celsjusza na powierzchni żelaza dochodzi do ponownej krystalizacji, co pociąga za sobą dynamiczne zmiany w strukturze metalu. Boehler wykorzystał techniki optyczne do stwierdzenia, czy próbka jest ciekła czy stała. Prawdopodobnie uznał ponowną krystalizację za początek roztapiania się próbki.

temperatura jądro Ziemia ciśnienie żelazo