Teadlasedki ei saa aru: Miks Maa tuline tuum pole vedelas olekus
Küsimusele, miks Maa metalne, tuline süda pole pidevalt vedelas olekus, puudus seni veenev vastus, kuid nüüd on rühm Rootsi kuningliku tehnikakõrgkooli KTH (rts Kungliga Tekniska Högskolan) uurijaid välja pakkunud uue hüpoteesi, näidates simulatsiooni abil, kuidas tahke raudtuuma atomaarne struktuur saab selliste äärmuslike tingimuste juures ometi jääda stabiilseks.
Meile tuttavates oludes Maa pinnal paigutuvad raua-aatomid kuupsesse kristallvõresse, mida nimetatakse ruumtsentreeritud kuubiliseks struktuuriks (ingl BCC, body-centered cubic phase) e BCC-tüüpi kristallvõreks. Kuna see olek avaldub toatemperatuuril normaalse rõhu juures, on teadlased pikka aega arvanud, et raud ei saa samasugusel kujul eksisteerida meie koduplaneedi keskpunktis valitseva äärmuslikult kõrge kuumuse ja rõhu juures. Teadlased eeldasid, et nendes tingimustes paigutub raud erilisse kuuekandilisse struktuuri, nn tihepakendatud kuuskant-võresse (ingl HCP, hexagonal close-packed phase).
Rootsi superraali Triolith abil tohutuid, varem analüüsimata andmemassiive sõeludes näitasid KTH uurijad, et tõenäoliselt koosneb Maa tuum 96 protsendi ulatuses puhtast rauast; ülejäänud neli protsenti moodustavad nikkel ja mõned kergemad elemendid. Mis kõige tähtsam, teadlased leidsid, et BCC-tüüpi kuupvõreline raud võib siiski tuumas eksisteerida, säilitades seejuures stabiilsuse — ja seda tänu samadele omadustele, millele varem pandi süüks kuupstruktuuri destabiliseerimist!
Kristallvõresid võib käsitleda aatomite „tasanditena“ — s.t, tasapinnaliste aatomikihtidena. Kuupstruktuuris paiknevad raua-aatomid neljakaupa kahel tasandil, moodustades nii kristallvõre-kuubi kaheksa tippu. Reeglina on sellised võred üsna püsimatud, kuna tasandid võivad teineteise suhtes kergesti nihkuda, kuid äärmuslikult kõrgetel temperatuuridel sisestatakse väljalibisenud kihid uuesti struktuuri. Too nähtus ilmneb piisavalt sageli, et võre stabiilsust säilitada.
Normaaltingimustes taoline difusiooniprotsess siiski hävitab kristallvõre, viies raua vedelasse olekusse, kuid antud juhul säilitab raud BCC-võre. Uurijate töörühm võrdles tasandeid kaartidega kaardipakis.
BCC-võre lipukirjaks on: „Mis ei tapa, teeb tugevaks!“ Madalatel temperatuuridel hävitab kõrge ebastabiilsus BCC-struktuuri, kuid kõrgel kuumusel muudab selle hoopis püsivamaks.
Uurimus ilmus žurnaalis Nature Geosciences.
