Ядро Земли сымитируют на МКС

Европейское космическое агентство проводит уникальный эксперимент на борту Международной космической станции.

Астронавт Андре Кейперс работает с необычной установкой Geoflow, которая поможет ученым понять процессы, происходящие глубоко под поверхностью нашей планеты.

Это звучит странно, ведь орбитальная станция находится на высоте 400 км над Землей, а ученых интересуют слои мантии на глубине около 3000 км. Тем не менее, условия микрогравитации позволяют провести некоторые эксперименты, объясняющие процессы, протекающие в полутвердой жидкости мантии, которая меняется под воздействием температуры и давления.

Устройство Geoflow имитирует внутреннюю структуру Земли

Понимание того, как движутся потоки жидкого вещества мантии, представляет большой интерес для геофизиков, поскольку это может помочь объяснить механизмы землетрясений и извержений вулканов.

Самая глубокая шахта имеет глубину всего около 12 км – это ничтожная величина, так что добраться до мантии в ближайшем будущем ученым не удастся. Поэтому вместо бурения шесть европейских научных команд во главе с Университетом Коттбус в Германии воссоздали некоторые аспекты мантийных течений в лаборатории. Это позволяет совершенствовать компьютерные модели. Однако на Земле лабораторные эксперименты осложняет гравитация нашей планеты, поэтому ряд опытов пришлось перенести в космос.

Устройство Geoflow состоит из двух вращающихся сфер с жидкостью между ними. Внутренняя сфера имитирует ядро Земли, а внешняя – земную кору. Жидкость между ними – это мантия. Высоковольтные электрические поля создают искусственную гравитацию, необходимую для экспериментов.

Сферы Geoflow вращаются медленно, и Андре Кейперс имеет возможность детально изучить разницу температур и давлений, которые создаются между оболочками сфер. При этом температура может контролироваться с точностью до десятых долей градуса.

Эксперименты Geoflow уже дали первые результаты. В частности, наблюдались «столбы» горячей жидкости, предсказанные компьютерными моделями. На Земле подобные столбы, появляющиеся в условиях сильных перепадов температуры, например, вызывают активность Гавайских вулканов в южной части Тихого океана.

Кроме геофизических исследований, проект Geoflow может принести пользу для разработчиков новых сферических гироскопов, подшипников и центробежных насосов.