Еще с первых описаний строения ядра Земли, сделанных в 1930-х, считается, что оно состоит из тяжелых элементов, осевших к центру еще на этапе формирования планеты.
Прямо изучить его состав мы не можем, однако предполагается, что он очень близок к составу железных метеоритов и в основном представляет собой железо-никелевый сплав с небольшими добавками других тяжелых элементов, обладающих сродством к железу, – кобальта, молибдена, золота и др.
Основным способом изучения земного ядра остается анализ распространения сейсмических волн. Это напоминает «ультразвуковое обследование» внутренностей планеты: волна проходит сквозь нее, меняя скорость и силу в зависимости от плотности разных слоев. Такие работы указывают на существование в центре Земли обширной (радиусом 3500 км) и исключительно тяжелой сферы, состоящей из полужидкой верхней и твердой внутренней частей.
Давление и температура здесь так велики, что железо должно образовывать несуществующую на поверхности форму с гексагональной кристаллической решеткой. Получать такое вещество удается лишь в лаборатории, сдавливая крошечный образец железа между парой алмазных наковаленок, создавая температуру до 2700°С и давление более 1,6 млн атмосфер. Так действовал и японский исследователь Татсуя Сакамаки (Tatsuya Sakamaki) с коллегами из Университета Тохоку, работа которых опубликована в журнале Science Advances.
Получив такой образец, авторы рассмотрели распространение сейсмических волн через него, обнаружив, что их скорость в таком чистом образце на 4–10% выше, чем при прохождении через ядро Земли. Это, по мнению ученых, говорит о том, что ядро содержит довольно заметные – от 4 до 5% – количества легких элементов, хотя их появление здесь еще придется объяснить. Но для начала японские ученые намерены уточнить состав ядра и опробовать образцы с разным содержанием дополнительных элементов, чтобы выбрать тот, через который волна будет проходить так же, как через ядро Земли.