En modell av järnatomer som rör sig i jorden inre kärna.Youjun Zhang et al.
Forskare har upptäckt att järnatomer i jordens kärna kan byta plats med varandra i snabba och slumpmässiga rörelser. Fynden tyder på att kärnan är mjukare och mer dynamisk än man trott.
Järnatomerna i jordens solida inre kärna är tätt hoptryckta och utsätts för det högsta trycket på vår planet. Men det finns trots allt rum för en viss rörelse, enligt en ny studie.
Forskare från universitetet i Texas har tillsammans med kinesiska samarbetspartners visat att vissa järnatomer i jordens inre kärna kan röra på sig mer än vad man tidigare har trott. Rörelsen är snabb och slumpmässig, men den underliggande metalliska strukturen hos järnet bibehålls.
Järnatomernas beteende kan liknas med att personer runt ett middagsbord byter plats med varandra, något som kallas för kollektiv rörelse.
Rörelsen kan hjälpa till att förklara jordens magnetfält
Forskningen har publicerats i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) och kan ge svar på länge omtvistade frågor om jordens inre. Till exempel kan resultaten hjälpa till med att förstå processerna som ligger bakom jordens magnetfält.
– Nu känner vi till den grundläggande mekanismen som kommer att hjälpa oss att förstå de dynamiska processerna i jorden inre kärna, säger Jung-Fu Lin, professor vid universitetet i Texas och en av studiens huvudförfattare, i ett pressmeddelande.
Annons
Då jordens inre inte går att nå genomförde forskarna sin studie i labbmiljö. De tog en liten järnplatta och utsatte den för högt tryck och hög temperatur. Data om temperatur, tryck och skjuvvågshastighet matades sedan in i maskininlärningsmodeller om atomer i jordens inre kärna. Skjuvning är deformation utan volymändring, och skjuvvågor är elastiska vågor som fortplantar sig i ett medium genom skjuvning.
Man tror att järnatomerna i jordens inre är strukturerade i hexagoner. Med hjälp av sina datamodeller kunde forskarna sedan skapa en ”supercell” med runt 30 000 atomer. I cellen kunde de sedan se hur järnatomer rörde sig och bytte plats med varandra samtidigt som den övergripande strukturen bibehölls.
Jung-Fu Lin med en modell av järnatomer arrangerade i en hexagonstruktur.Jung-Fu Lin / UT Jackson School of Geosciences.
Jordens inre kärna är oväntat mjuk
Resultaten kan också hjälpa till att förklara tidigare seismiska mätningar. Jordens kärna tros bestå av en solid inre del och en mer flytande yttre del. Men seismologiska mätningar har visat att den inre delen är oväntat mjuk.
– Ungefär som smöret i ditt kök. Den stora upptäckten vi har gjort är att fast järn blir förvånansvärt mjukt djupt inne i jorden eftersom dess atomer kan röra sig mycket mer än vi någonsin föreställt oss. Denna ökade rörelse gör den inre kärnan mindre stel och svagare mot skjuvkrafter, säger Youjun Zhang, professor vid universitetet Sichuan i Kina och en av studiens huvudförfattare, i pressmeddelandet.
