Podle nových výzkumů v zemském jádru „sněží“ železo

Vnitřní jádro Země je horké a vystavené obrovskému tlaku a je pokryté železnými „sněhovými“ vločkami. Vyplývá to z nových výzkumů, které pomohou vědcům lépe pochopit síly, které působí na celou planetu. Tyto „sněhové“ vločky jsou tvořeny drobounkými částicemi železa – mnohem těžšími než jakékoliv sněhové vločky na zemském povrchu. Ty vypadávají z roztaveného vnějšího jádra a hromadí se na svrchní části vnitřního jádra, čímž vytvářejí haldy až 320 kilometrů vysoké, které toto vnitřní jádro nerovnoměrně pokrývají.

Vědci, kteří vedli výzkum, říkají, že tento jev je podobný vytváření pevných hornin uvnitř vulkánu. „Kovové jádro Země funguje podobně jako magmatická komora, kterou spíše známe ze zemské kúry,“ říká Jung-Fu Lin, profesor na Jackson School of Geosciences, University of Texas, Austin, a spoluautor této studie.

Vedoucím studie byl Youjun Zhang, mimořádný profesor Sichuan University, Čína. Jeho dalšími spolupracovníky byli Peter Nelson, postgraduální student na Jackson School a Nick Dygert, pomocný profesor na University of Tennessee, který organizoval výzkum během práce odborného asistenta na Jackson School.

Zemské jádro nemůže být testováno přímo, a tak jej vědci studovali na základě záznamu a analýzy signálů seismických vln (druhu energetických vln) při jejich průchodu napříč zeměkoulí. Avšak odchylky mezi rychlostí šíření seismických vln a hodnotami, které byly očekávány na základě obvyklých modelů jádra Země, vedly k novým otázkám. Vlny se pohybují mnohem pomaleji, než se očekávalo, pokud procházejí skrz obyčejné vnější jádro; avšak pohybují se rychleji, než se čekalo, když se pohybovaly skrz východní hemisféru v horní části vnitřního jádra.

Na připojeném obrázku je zjednodušené schéma zemského nitra, jak to popisují nejnovější výzkumy. Bílá a černá vrstva představují oblast řídké kaše obsahující krystalky železa. Krystaly železa vznikají v řídké vrstvě vnějšího jádra (znázorněné bílou barvou). Tyto krystaly „sněží“ dolů na vnitřní jádro, kde se hromadí a stlačují do vrstvy v jeho horní části (černá barva). Zhutněná vrstva je tlustší na západní polokouli vnitřního jádra (W) než na polokouli východní (E).

Studie navrhuje jádro pokryté železem v podobě „sněhových“ vloček jako vysvětlení výše uvedených odchylek. Vědec S. I. Braginkskii navrhoval počátkem 60. let minulého století existenci řidší vrstvy mezi vnitřním a vnějším jádrem, avšak převažující znalosti týkající se teplotních a tlakových podmínek vedly k odmítnutí této teorie. Nicméně nová data z experimentů na materiálech podobných zemskému jádru, které prováděl Youjun Zhang a data z vědecké literatury ukázala, že krystalizace byla možná a že kolem 15 % nejnižší části vnějšího jádra může být tvořena krystaly železa, které časem padají dolů z kapalného vnějšího jádra a usazují se na vnější část pevného vnitřního jádra.

„To je druh neobvyklých věcí, o kterých musíme přemýšlet,“ říká Nick Dygert. „Železo krystalizuje uvnitř vnějšího jádra, kde v důsledku sněžení padá na povrch vnitřního jádra na vzdálenost několika stovek kilometrů.“

Vědci ukázali, že akumulovaná „sněhová pokrývka“ je příčinou seismických odchylek. Břečce podobné složení zpomaluje seismické vlny. Variace v tloušťce usazených železných vloček – tenčí na východní a tlustší na západní hemisféře – vysvětlují změny v jejich rychlosti.

„Hranice vnitřního jádra nemá jednoduchý a hladký povrch, který tak může ovlivňovat tepelnou vodivost a konvekci uvnitř jádra,“ dodává Youjun Zhang.

Článek porovnává sněžení železných částic s procesem, který nastává uvnitř magmatických komor v blízkosti zemského povrchu, jež zahrnuje krystalizaci minerálů v roztaveném magmatu. V magmatických komorách vede stlačování minerálů k vytvoření útvarů známých jako „nakupená hornina“. V zemském jádru stlačování železa přispívá k růstu vnitřního jádra a zmenšování vnějšího jádra.

A existující ovlivňování jádra v průběhu jevu, který působí na celou planetu, od generování jejího magnetického pole až po vyzařování tepla pohánějícího pohyby tektonických desek, lepší pochopení jejího složení a chování může pomoci porozumět tomu, jak tyto procesy fungují.

Bruce Buffet, profesor geologických věd na University of California, Berkley, který studuje nitra planet a který se neúčastnil na výše uvedené studii, prohlásil, že výzkum konfrontuje dlouhodobé otázky týkající se zemského nitra a může nakonec pomoci prozradit mnohé o tom, jaké může být jádro Země.

„Předpovědi týkající se modelu a neobvyklá pozorování nám dovolí navrhnout důsledky možného složení kapalného jádra a snad propojit tyto informace s podmínkami, které převládaly v době vzniku planet,“ říká Bruce Buffet. „Počáteční podmínky jsou důležitým faktorem formování naší Země.“

Studie byla publikována v prosinci 2019 v časopise JGR Solid Earth.

Zdroj: https://scitechdaily.com/iron-snow-found-in-earths-core-new-research-uncovers-forces-that-affect-entire-planet/

autor: František Martinek