V nitru Země může panovat mnohem dynamičtější svět, než si vědci dosud mysleli. Nový výzkum ukazuje, že pevné vnitřní jádro není jen kus železa. Má být v takzvaném superionickém stavu, který připomíná směs pevné mřížky a tekuté části. Objev vysvětluje zvláštní vlastnosti seismických vln i to, odkud Země bere energii pro své magnetické pole.
Vědci dlouho věděli, že vnitřní jádro je pevné, ale chová se nezvykle měkce. Seismické vlny v něm zpomalují a jeho pružnost připomíná spíš měkký kov než ocel. Nová studie ukazuje, že tento paradox má jednoduché vysvětlení: uhlík uvnitř železné mřížky se v extrémních podmínkách chová jako tekutina.
Podle výzkumného týmu z čínských institucí se v jádru vytváří superionický stav. Železo zůstává pevné, ale lehčí atomy — především uhlík — se skrz něj volně pohybují. „Uhlíkové atomy se v mřížce pohybují jako děti mezi tanečníky,“ popsal jeden z autorů. Výsledkem je měkčí struktura, která přesně odpovídá měřením seismologů.
Tým použil šokové experimenty, při nichž vystřelili vzorky železo-uhlíkové slitiny rychlostí sedm kilometrů za sekundu. Dosáhli tak tlaků přes 140 gigapascalů a teplot kolem 2600 kelvinů — téměř stejné podmínky, jaké panují ve vnitřním jádru. U slitiny zaznamenali prudký pokles rychlosti smykových vln i výrazný nárůst Poissonova čísla, tedy přesně ty jevy, které uvnitř Země léta mátly vědce.
Simulace potvrzují, že právě při těchto teplotách a tlacích se uhlík „uvolní“ a začne v železe proudit. Tento pohyb se s rostoucí teplotou zesiluje. Vědci navíc zjistili, že při vyšších hodnotách teploty vůči teplotě tání přechází slitina z pevné fáze do superionické. A právě tato hranice odpovídá podmínkám ve vnitřním jádru.
Objev má větší přesah než jen vysvětlení měkkého jádra. Pohyblivé lehké prvky mohou dodávat energii geodynamu — procesu, který vytváří zemské magnetické pole. Podle autorů jde o „dosud přehlížený zdroj energie“. Může také ovlivňovat to, proč se seismické vlny šíří v různých směrech odlišně.
Výsledky mění pohled na stavbu Země i na vývoj dalších kamenných planet. Pokud mohou lehké prvky v železe téct jako kapalina, přepisují se modely jejich vnitřní stavby i toho, jak se jejich jádra chladí a jak vzniká magnetické pole.
