Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

Текущий

2003

2002

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

09.02.2022
20:00

Суперионные сплавы железа обвинили в сильном замедлении сейсмических волн в центре Земли

    Китайские геохимики промоделировали состояние вещества во внутреннем ядре Земли на основе предположения о том, что главный его компонент (железо) образует суперионные сплавы с легкими элементами — водородом, углеродом и кислородом. Предложенная модель позволила объяснить несоответствие между расчетной и измеренной скоростью сейсмических волн во внутреннем ядре, а с учетом влияния геомагнитного поля — и его сейсмическую анизотропию. Исследование опубликовано в журнале Nature.

    Главный источник данных о строении глубоких недр Земли — это объемные сейсмические волны двух типов: продольные, или волны сжатия (обозначаются символом P), и поперечные, или сдвиговые S-волны. Они рождаются вместе, но при распространении более медленные S-волны отстают, а кроме того, они могут распространяться только в твердом теле. Скорость и тех, и других волн зависит от плотности и упругости среды, что дает возможность получить информацию о свойствах вещества в недрах. Именно анализ сейсмических данных позволил в начале XX века обнаружить ядро как структурный элемент планеты, а в 1930-х годах показал, что внутри него существует поверхность раздела. В ходе последующих исследований ученые установили, что эта поверхность ограничивает внутреннюю часть ядра радиусом 1220–1230 километров. Данные об изменениях скорости сейсмических волн привели к выводу о том, что вещество в ней находится в твердом, кристаллическом состоянии.

    Ядро недоступно для прямого химического анализа. О его составе судят исходя из относительной распространенности элементов, теоретических представлений о формировании планет и модельных экспериментов, а также ограничений, налагаемых на плотность по результатам сейсмологических и гравиметрических наблюдений. Главный компонент ядра — железо, в меньших количествах присутствуют никель и другие сидерофильные элементы — кобальт, молибден, осмий, иридий и прочие. Но целиком металлическое ядро оказалось бы слишком плотным. Поэтому не только жидкое внешнее, но и внутреннее твердое ядро должны содержать и легкие примеси, такие как сера, кремний, кислород, углерод, водород.

    Температура внутреннего ядра оценивается примерно в 5400–5700 кельвин. Давление, согласно Предварительной эталонной модели Земли (PREM), в которой распределение физических характеристик планеты представлено как функция радиуса, составляет приблизительно 330–360 гигапаскалей. В таких условиях железо кристаллизуется с образованием так называемой гексагональной плотнейшей упаковки атомов, или hcp-модификации.

    В числе прочих характеристик PREM включает и расчетные скорости сейсмических волн на разных глубинах. Однако по результатам уточненных исследований 2018 года выяснилось, что для твердого внутреннего ядра они завышены на 2,5 процента. Так, скорость S-волн в центре ядра оказалась равна 3,58, а не 3,67 километра в секунду, как предполагает PREM. Это означает, что внутреннее ядро нельзя считать полностью твердым.

    Объяснения требует и еще одна особенность внутреннего ядра, получившая название сейсмической анизотропии. Известно, что P-волны в нем распространяются примерно на три процента быстрее в полярном направлении, чем в экваториальном. Некоторые ученые полагают, что это явление связано с присутствием разных модификаций железа или его твердых сплавов, в которых кристаллические решетки ориентированы взаимно перпендикулярно. Другие указывают, что в экспериментах устойчивость проявила лишь hcp-модификация.

    Группа исследователей из КНР во главе с Юй Хэ (Yu He) из Института геохимии Китайской академии наук сосредоточила свое внимание на взаимодействии железа с легкими компонентами внутреннего ядра — водородом, углеродом, кислородом, кремнием и серой. С помощью численного моделирования они рассчитали термодинамические характеристики двух вариантов кристаллических hcp-решеток, содержавших 64 атома железа. В первом случае атом легкого элемента замещал в решетке атом железа, во втором — вводился между узлами решетки. Расчеты велись для давлений от 340 до 360 гигапаскалей и температур от 2000 до 7000 кельвин.

    Оказалось, что сера и кремний предпочитают замещать железо, образуя стабильные твердые сульфиды и силициды. Водород, углерод и кислород при давлениях ниже 350 гигапаскалей (то есть дальше от центра ядра) охотнее проникают в междоузлия решетки hcp-железа. Такие сплавы могут оставаться полностью твердыми лишь до температуры 2500–2800 кельвин, а это существенно ниже, чем во внутреннем ядре. Затем подвижность ионов легких элементов растет, и приблизительно при 3000 кельвин они начинают мигрировать внутри кристаллической решетки. Такое состояние вещества, промежуточное между твердым кристаллом и жидкостью, носит название суперионного. Оно разрушается с полным плавлением решетки в диапазоне температур 5413–5770 кельвин при давлении около 330 гигапаскалей, то есть в условиях, соответствующих границе внутреннего ядра. Эта температура на 500–800 градусов ниже, чем нужно для плавления чистого hcp-железа.

    Юй Хэ и его коллеги провели расчеты упругих свойств суперионных сплавов и определили скорости сейсмических волн в них. Если в твердых сплавах с ростом температуры до 3000 кельвин значения скоростей волн обоих типов уменьшаются почти линейно, то с переходом в суперионное состояние они демонстрируют ускоренный спад, особенно для S-волн. Моделирование с учетом присутствия никеля показало, что небольшое количество легких примесей, особенно водорода, дает величину скорости, близкую к той, что была измерена в 2018 году.

    По-видимому, вещество в суперионном состоянии встречается и на других планетах Солнечной системы. Так, суперионный лед, вероятно, присутствует в недрах Урана и Нептуна среди прочих высокотемпературных модификаций льда и вносит вклад в формирование их магнитных полей. На Земле, как полагают Юй Хэ с коллегами, суперионные сплавы железа во внутреннем ядре Земли тоже участвуют в поддержании механизма геодинамо.

    Миграция ионов легких элементов должна вносить вклад в теплопередачу от внутреннего ядра и тем самым способствовать конвекции — необходимому условию возникновения динамо-эффекта в жидком внешнем ядре. Магнитное поле, в свою очередь, воздействует на суперионные проводящие сплавы, заставляя легкие ионы перемещаться. Не исключено, что таким образом примеси в составе внутреннего ядра перераспределяются в достаточной степени, чтобы вызвать сейсмическую анизотропию. По мнению авторов статьи, вероятная связь между геодинамо и сейсмическими особенностями внутреннего ядра, которую должны прояснить дальнейшие исследования, может стать ключом к пониманию его структуры и эволюции.

    По информации https://nplus1.ru/news/2022/02/09/superionic-iron-alloys

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

09.02.2022
19:51

Комета 2014 UN271 оказалась самой огромной кометой, когда-либо наблюдаемой в истории науки

08.02.2022
19:49

Ученые запечатлели момент поглощения галактики

08.02.2022
19:46

Российские ученые достали в Антарктиде лед возрастом почти 600 тысяч лет

08.02.2022
19:19

Геологи раскрывают тайны самых старых и самых высоких гор на планете

08.02.2022
19:10

Астрономы застали два мини-нептуна за превращением в суперземли

08.02.2022
18:44

Магнитное поле «скелетной кости» Млечного пути – филамента G47

08.02.2022
18:31

Вода, находящаяся сегодня на Земле, присутствовала в окрестностях планеты еще до ее формирования

07.02.2022
20:14

Примерно две трети видов живых существ на морском дне — неизвестны науке

07.02.2022
20:10

Немецкие ученые рассчитали радиус протона

07.02.2022
19:26

Исландцы свернут китобойный промысел к 2024 году

07.02.2022
19:22

Наблюдения показывают больше дисковых галактик, чем допускается теорией

07.02.2022
18:19

Учёные Уральского университета рассказали, как в облаках Венеры может существовать жизнь

07.02.2022
18:15

Учёные предложили «цифровую батарею» — возможность запасать избытки «зелёной» энергии в отложенных вычислениях

07.02.2022
18:01

Разгадана тайна «отошедших слишком далеко от дома» массивных звезд

07.02.2022
17:31

Всероссийский конкурс одного стихотворения гражданской лирики

07.02.2022
17:26

Реконструкция движения галактик и скоплений галактик раскрывает тайну «Великого аттрактора»

07.02.2022
16:35

Объём мирового рынка квантовых вычислений достиг почти $500 млн

07.02.2022
16:18

Происхождение вспышек на сверхмассивных черных дырах оказалось связано с магнитным пересоединением

07.02.2022
13:28

"ПРИЧИНЫ И - СЛЕДСТВИЯ." - новое в обозрении Маркса Тартаковского

<< 81|82|83|84|85|86|87|88|89|90 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

2000-2002
Научно-популярный журнал Урания в русском переплете
(1999-200)

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList