Pomocí vyspělých teleskopů zkoumáme vzdálené končiny vesmíru. Vnitřnosti planety, kterou obýváme, jsou však pro nás dosud zahaleny tajemstvím. Zůstávají skryty našim očím a přístup k samotnému jádru pomocí sondy není možný.

Poznatky o srdce planety tak získáváme ze záznamů a analýz seismických vln. Anebo ze simulací.

Právě pomocí simulací vědci nedávno zjistili, že vnitřní jádro Země, které bylo dlouho považováno za nepohyblivou kovovou kouli, je mnohem méně tuhé, než jsme si mysleli. Nová studie naznačuje, že za touto překvapivou měkkostí jsou hyperaktivní atomy, které se ve své molekulární struktuře pohybují víc a rychleji, než jsme si mysleli.

Atomy v pohybu

Vnitřní jádro je masivní kulovitá hrouda kovu, převážně železa, o průměru 1 220 kilometrů. Pochází z doby před nejméně miliardou let.

Tlak je v něm obrovský. Proto se také geovědci původně domnívali, že musí být pevné a že atomy železa které se v něm naházejí a které jsou uspořádány do šesterečné mřížky, musí být trvale udržovány na svém místě.

Vnitřní jádro je masivní kulovitá hrouda kovu, převážně železa. Obklopuje ho vnější jádro, které se dá přirovnat k oceánu vířících tekutých kovů. Nad ním se nachází vrstva roztavených hornin – plášť, který obepíná pevná kůra, po níž chodíme. | zdroj: Profimedia

V roce 2021 však seismické vlny ze zemětřesení odhalily, že ve vnitřním jádru je spousta nesrovnalostí, což některé vědce vedlo k tomu, že ho označili za „kašovitý skrytý svět“.

Následující studie dospěla k závěru, že to může být způsobeno víry tekutého železa, které jsou uvězněny uvnitř jádra, nebo že jádro existuje v „superiontovém stavu“, kdy se atomy jiných prvků, jako je uhlík a vodík, neustále proplétají pevnou mřížkou atomů železa v jádře.

Nová studie, publikovaná tento týden v časopiseEarth, Atmospheric and Planetary Sciences, poskytuje jiné vysvětlení toho, co se děje v srdci naší planety.

Vědci v laboratoři modelovali vnitřní jádro planety. Vytvořili vysoký tlak a pozorovali, jak se v něm chovají atomy železa. Získaná data potom vložili do počítačového programu a vytvořili simulaci virtuálního jádra, které nazvali „supercela“. V supercele sledovali, jak se atomy železa pohybují ve struktuře, která měla být podle předpokladů pevná.

„Výsledky simulací ukázaly, že atomy uvnitř vnitřního jádra se mohou pohybovat mnohem víc, než jsme si kdy dokázali představit,“ cituje magazín Live Science spoluautora studie Jung-Fu Lia, geofyzika z Texaské univerzity v Austinu.

Jako když změníte místo u stolu…

V simulacích se některé z atomů pohybovaly ve skupinách a zaujímaly různé pozice v mřížce, aniž by byl narušen její celkový tvar. Vědci to přirovnávají k situaci, kdysi hosté u večeře mění místa u stolu, aniž by přidávali nebo ubírali židle.

Simulace ukazující, jak se skupiny atomů železa pohybují v supercele. | zdroj: kredit-Jung-Fu Lin/UT Jackson School of Geosciences

„Zvýšený pohyb atomů způsobuje, že vnitřní jádro je méně tuhé a také slabší vůči smykovým silám. To vysvětluje, proč je vnitřní jádro překvapivě měkké,“ vysvětluje Li

Vědci se domnívají, že jejich poznatky by mohly vést k odhalení dalších tajemství vnitřního jádra a přispět například k poznání, jak pomáhá vytvářet magnetické pole Země.

„Získali jsme cenné poznatky, které nám pomůžou pochopit dynamické jevy ve vnitřním jádru planety i jeho vývoj,“ říká Jung-Fu Li.