Такое строение нашей
планеты было установлено на основе
анализа сейсмических волн, порождаемых
землетрясениями. Известно, что скорость
распространения колебаний сильно зависит
от среды. Зная скорость и направление
распространения колебаний, можно
сказать, в каком месте они идут через
твердое вещество, а в каком - через
жидкое. Этот метод получил название
сейсмотомографии.
В последнее
время данные о сейсмических колебаниях
обрабатывают суперкомпьютеры, которые
сыграли важную роль в становлении новой
науки - геодинамики, изучающей эволюцию
Земли как единого целого и вобравшей в
себя многое из накопленного разными
разделами геофизики и
геохимии.
Несмотря на очевидные
успехи, в геодинамике еще огромное
количество нерешенных вопросов.
Например, экспериментально известно, что
сейсмические волны движутся сквозь
внутреннее ядро с различной скоростью в
зависимости от направления: быстрее в
направлении, параллельном оси вращения
Земли, и заметно медленнее в
направлении, параллельном экватору. Если
учесть высокую температуру и давление в
центре Земли, то таких различий
наблюдаться не должно, так как в этих
условиях железо, из которого состоит
внутреннее ядро, должно иметь плотнейшую
гексагональную кристаллическую упаковку,
не дающую анизотропии в свойствах. По
утверждению шведов, этот факт пока не
нашел объяснения в рамках существующих
геодинамических теорий. Предположение о
гексагональной упаковке железа в ядре
сегодня является общепринятым.
Пытаясь
разгадать эту загадку, ученые прибегли к
компьютерному моделированию. Одним из
методов теории функционала плотности
была смоделирована структура решетки из
нескольких миллионов атомов железа в
условиях существования земного ядра, а
затем получена теоретическая модель
прохождения волн через виртуальное
ядро.
Теория функционала плотности
- это одно из квантово-химических
приближений, позволяющих моделировать
электронную, молекулярную структуры и
другие свойства как отдельных молекул
(от простейших до белковых), так и
кристаллических решеток. По результатам
моделирования можно объяснять и
прогнозировать свойства вещества. В 1998
году создатель теории функционала
плотности Уолтер Кон (Walter Kohn),
вместе с Джоном Поплом (John Pople), был
удостоен Нобелевской премии по химии "за
разработку компьютерных вычислительных
методов квантовой химии и за развитие
метода функционала плотности".
