Oamenii au umplut Pământul. Am cucerit ținuturile, am zburat prin aer, ne-am scufundat în adâncurile oceanului. Am mers chiar și pe lună. Dar nu am fost niciodată în centrul planetei. Nici nu ne-am apropiat de el. Punctul central al Pământului este la 6.000 de kilometri mai jos și chiar și cea mai îndepărtată parte a miezului este la 3.000 de kilometri sub picioarele noastre. Cea mai adâncă gaură pe care am făcut-o la suprafață este și chiar și atunci se duce în adâncurile pământului pentru 12,3 kilometri.

Toate evenimentele cunoscute de pe Pământ apar aproape de suprafață. Lava care erup din vulcani se topește mai întâi la o adâncime de câteva sute de kilometri. Chiar și diamantele, care au nevoie de căldură și presiune extremă pentru a se forma, se nasc în roci la o adâncime de cel mult 500 de kilometri.

Tot ce este mai jos este învăluit în mister. Pare inaccesibil. Și totuși știm destul de multe lucruri interesante despre nucleul nostru. Avem chiar o idee despre cum s-a format în urmă cu miliarde de ani - totul fără un singur eșantion fizic. Cum am aflat atât de multe despre nucleul Pământului?

Mai întâi trebuie să vă gândiți cu atenție la masa Pământului, spune Simon Redfern de la Universitatea Cambridge din Marea Britanie. Putem estima masa Pământului observând efectul gravitației planetei asupra obiectelor de la suprafață. Sa dovedit că masa Pământului este de 5,9 sextillion de tone: aceasta este 59 cu douăzeci de zerouri.

Dar la suprafață nu există semne ale unei astfel de mase.

„Densitatea materialului de pe suprafața Pământului este mult mai mică decât densitatea medie a întregului Pământ, ceea ce ne spune că există ceva mai dens”, spune Redfern. - Acesta este primul.

În esență, cea mai mare parte a masei pământului ar trebui să fie situată spre centrul planetei. Următorul pas este de a afla din ce materiale grele este fabricat miezul. Și este alcătuit aproape în întregime din fier. 80% din miez este fier, dar cifra exactă rămâne de aflat.

Principala dovadă a acestui fapt este cantitatea uriașă de fier din universul din jurul nostru. Este unul dintre cele mai abundente zece elemente din galaxia noastră și se găsește de obicei în meteoriți. Acestea fiind spuse, există mult mai puțin fier pe suprafața Pământului decât ne-am putea aștepta. Potrivit teoriei, când Pământul s-a format acum 4,5 miliarde de ani, o mulțime de fier s-a scurs până în miez.

Cea mai mare parte a masei este concentrată acolo, ceea ce înseamnă că fierul ar trebui să fie acolo. Fierul este, de asemenea, un element relativ dens în condiții normale și, sub presiune puternică în miezul Pământului, va fi și mai dens. Un miez de fier ar putea explica toată masa lipsă.

Dar asteapta. Cum a ajuns fierul acolo? Fierul trebuia cumva să fie tras - literalmente - în centrul pământului. Dar acest lucru nu se întâmplă acum.

O mare parte din restul Pământului este alcătuită din roci - silicați - iar fierul topit are dificultăți de trecere prin ele. La fel cum apa formează picături pe o suprafață uleioasă, fierul se colectează în rezervoare mici, refuzând să se răspândească și să se varsă.

O posibilă soluție a fost descoperită în 2013 de Wendy Mao de la Universitatea Stanford și colegii ei. S-au întrebat ce se întâmplă atunci când fierul și silicatul sunt supuse unei presiuni puternice adânc în pământ.

Prin comprimarea strânsă a ambelor substanțe cu diamante, oamenii de știință au reușit să împingă fierul topit prin silicat. „Această presiune modifică dramatic modul în care fierul interacționează cu silicații”, spune Mao. - La presiune ridicată, se formează o „rețea de topire”.

Acest lucru poate indica faptul că fierul a alunecat treptat printre rocile Pământului de-a lungul a milioane de ani, până a ajuns la miez.

În acest moment, vă puteți întreba: cum știm de fapt dimensiunea nucleului? De ce cred oamenii de știință că începe de la 3000 de kilometri? Există un singur răspuns: seismologia.

Când are loc un cutremur, acesta trimite unde de șoc pe toată planeta. Seismologii înregistrează aceste fluctuații. Parcă lovim o parte a planetei cu un ciocan uriaș și ascultăm zgomotul de cealaltă parte.

„În anii 1960, a avut loc un cutremur în Chile care ne-a oferit o cantitate imensă de date”, spune Redfern. „Toate stațiile seismice de pe pământ au înregistrat tremurările acestui cutremur”.

În funcție de ruta acestor vibrații, acestea trec prin diferite părți ale Pământului și acest lucru afectează ce fel de „sunet” scot la celălalt capăt.

La începutul istoriei seismologiei, a devenit evident că unele dintre oscilații lipseau. Se aștepta ca aceste „valuri S” să fie văzute de cealaltă parte a Pământului după ce provin dintr-una, dar nu. Motivul pentru aceasta este simplu. Undele S reverberează prin material solid și nu pot călători prin lichid.

Probabil că s-au ciocnit cu ceva topit în centrul Pământului. Prin cartografierea căilor undelor S, oamenii de știință au ajuns la concluzia că la o adâncime de aproximativ 3.000 de kilometri, rocile au devenit lichide. Acest lucru sugerează, de asemenea, că întregul nucleu este topit. Dar seismologii au avut o altă surpriză în această poveste.

În anii 1930, seismologul danez Inge Lehmann a descoperit că un alt tip de undă, undele P, au trecut în mod neașteptat prin miez și au fost găsite pe cealaltă parte a planetei. S-a presupus imediat că miezul este împărțit în două straturi. Nucleul „interior”, care începe la 5.000 de kilometri mai jos, era solid. Doar nucleul „exterior” este topit.

Ideea lui Lehman a fost confirmată în 1970, când seismografele mai sensibile au arătat că undele P călătoresc prin nucleu și, în unele cazuri, sunt reflectate din acesta în anumite unghiuri. În mod surprinzător, ajung în cealaltă parte a planetei.

Nu doar cutremurele trimit unde de șoc prin Pământ. De fapt, seismologii datorează foarte mult dezvoltarea armelor nucleare.

O explozie nucleară creează, de asemenea, valuri la sol, astfel încât statele se adresează seismologilor pentru ajutor atunci când testează armele nucleare. În timpul Războiului Rece, acest lucru a fost extrem de important, așa că seismologii precum Lehman au primit mult sprijin.

Țările concurente au aflat despre potențialul nuclear al celuilalt și, în paralel, am aflat din ce în ce mai multe despre nucleul Pământului. Seismologia este folosită și astăzi pentru a detecta explozii nucleare.

Acum putem desena o imagine aproximativă a structurii Pământului. Există un miez exterior topit care începe la jumătatea drumului spre centrul planetei, iar în interior este un miez interior solid cu un diametru de aproximativ 1220 de kilometri.

Acest lucru nu diminuează numărul de întrebări, în special cu privire la nucleul interior. De exemplu, cât de fierbinte este? Aflarea acestui lucru nu a fost ușoară, iar oamenii de știință au fost nedumeritori de mult timp, spune Lidunka Vokadlo de la University College London din Marea Britanie. Nu putem pune un termometru acolo, deci singura opțiune posibilă este să creăm presiunea potrivită în laborator.

În condiții normale, fierul se topește la o temperatură de 1538 grade

În 2013, un grup de oameni de știință francezi a produs cea mai bună estimare până în prezent. Aceștia au supus fierul pur la o presiune de jumătate din ceea ce este în miez și au respins deja din aceasta. punctul de topire al fierului pur din miez este de aproximativ 6230 grade. Prezența altor materiale poate reduce punctul de topire ușor, până la 6000 de grade. Dar este încă mai cald decât la suprafața Soarelui.

Un fel de cartof prăjit în uniformă, miezul Pământului rămâne fierbinte datorită căldurii rămase de la formarea planetei. De asemenea, extrage căldura din fricțiunea generată de mișcarea materialelor dense și decăderea elementelor radioactive. Se răcește cu aproximativ 100 de grade Celsius la fiecare miliard de ani.

Cunoașterea acestei temperaturi este utilă deoarece afectează viteza cu care vibrațiile se deplasează prin miez. Și acest lucru este convenabil, deoarece există ceva ciudat în aceste vibrații. Undele P călătoresc neașteptat încet prin miezul interior - mai lent decât dacă ar fi fier pur.

„Viteza de undă pe care seismologii au măsurat-o în cutremure sunt semnificativ mai mici decât arată calculele experimentale sau computerizate”, spune Vokadlo. "Nimeni nu știe încă de ce este așa."

Evident, alt material este amestecat cu fierul. Posibil nichel. Dar oamenii de știință și-au dat seama cum ar trebui să treacă undele seismice prin aliajul de fier-nichel și nu s-au putut adapta calculelor la observații.

Vocadlo și colegii ei analizează în prezent posibilitatea altor elemente din nucleu, cum ar fi sulful și siliciul. Până acum, nimeni nu a reușit să vină cu o teorie a compoziției nucleului interior care să-i satisfacă pe toți. Problema Cenusaresei: pantoful nu se potriveste cu nimeni. Vocadlo încearcă să experimenteze cu materialele nucleului interior de pe computer. Ea speră să găsească o combinație de materiale, temperaturi și presiuni care să încetinească undele seismice cu cantitatea potrivită.

Ea spune că secretul poate consta în faptul că nucleul interior este aproape la punctul său de topire. Ca urmare, proprietățile exacte ale materialului pot diferi de cele ale unei substanțe perfect solide. De asemenea, ar putea explica de ce undele seismice călătoresc mai lent decât se aștepta.

„Dacă acest efect este real, am putea concilia rezultatele fizicii minerale cu rezultatele seismologiei”, spune Vokadlo. „Oamenii nu o pot face încă”.

Există multe alte mistere care înconjoară nucleul Pământului, care încă trebuie rezolvate. Dar, incapabili să se scufunde în aceste adâncimi de neimaginat, oamenii de știință realizează faza de a afla ce se află la mii de kilometri sub noi. Este extrem de important să studiezi procesele ascunse ale interiorului Pământului. Pământul are un câmp magnetic puternic generat de miezul parțial topit. Mișcarea constantă a miezului topit generează un curent electric în interiorul planetei, iar acesta, la rândul său, generează un câmp magnetic care se deplasează departe în spațiu.

Acest câmp magnetic ne protejează de radiațiile solare dăunătoare. Dacă miezul Pământului nu ar fi ceea ce este, nu ar exista câmp magnetic și am suferi serios de acest lucru. Este puțin probabil ca oricare dintre noi să poată vedea nucleul cu ochii noștri, dar este bine să știm doar că este acolo.

După ce v-ați lăsat cheile într-un șuvoi de lavă topită, spuneți-vă la revedere de la ele pentru că, ei bine, omule, sunt totul.
- Jack Handy

Privind planeta noastră natală, puteți vedea că 70% din suprafața sa este acoperită cu apă.

Știm cu toții de ce este așa: pentru că oceanele Pământului se ridică deasupra stâncilor și noroiului care alcătuiesc pământul. Conceptul de flotabilitate, în care obiecte mai puțin dense plutesc deasupra obiectelor mai dense și care se scufundă, explică mult mai mult decât doar oceanele.

Același principiu care explică de ce gheața plutește în apă, o minge de heliu se ridică în atmosferă și pietrele se scufundă într-un lac, explică de ce straturile planetei Pământ sunt dispuse în acest fel.

Cea mai puțin densă parte a Pământului, atmosfera, pluteste deasupra oceanelor apoase care plutesc deasupra crustăcare stă deasupra unei mante mai dense care nu se scufundă în cea mai densă parte a Pământului: crusta.

În mod ideal, cea mai stabilă stare a Pământului ar fi una care ar fi distribuită în mod ideal în straturi, ca o ceapă, cu cele mai dense elemente din centru și, pe măsură ce vă deplasați spre exterior, fiecare strat ulterior ar consta din elemente mai puțin dense. Și fiecare cutremur, de fapt, mută planeta către această stare.

Și acest lucru explică structura nu numai a Pământului, ci a tuturor planetelor, dacă vă amintiți de unde au provenit aceste elemente.

Când universul era tânăr - doar câteva minute - în el existau doar hidrogen și heliu. Toate elementele mai grele au fost create în stele și numai atunci când aceste stele au murit, elementele grele au ieșit în Univers, permițând formarea de noi generații de stele.

Dar de data aceasta un amestec de toate aceste elemente - nu numai hidrogen cu heliu, ci și carbon, azot, oxigen, siliciu, magneziu, sulf, fier și altele - formează nu numai o stea, ci și un disc protoplanetar în jurul acestei stele.

Presiunea din interior spre exterior în steaua care se formează împinge afară elementele mai ușoare, iar gravitația face ca neregulile din disc să se prăbușească și să formeze planete.

Cand Sistem solar cele patru lumi interioare sunt cele mai dense dintre toate planetele din sistem. Mercurul este alcătuit din cele mai dense elemente care nu ar putea conține cantități mari de hidrogen și heliu.

Alte planete, mai masive și mai îndepărtate de Soare (și, prin urmare, primind mai puțină radiație), au reușit să dețină mai multe dintre aceste elemente ultra-ușoare - așa s-au format giganții de gaz.

În toate lumile, precum și pe Pământ, în medie cele mai dense elemente sunt concentrate în miez, iar plămânii formează straturi din ce în ce mai puțin dense în jurul său.

În mod surprinzător, fierul, cel mai stabil element și cel mai greu element creat în cantități mari la frontiera supernova, este cel mai abundent element din miezul Pământului. Dar, probabil, în mod surprinzător, există un strat lichid de mai mult de 2.000 km grosime între miezul solid și manta solidă: miezul exterior al Pământului.

Pământul are un strat gros de lichid care conține 30% din masa planetei! Și am aflat despre existența sa printr-o metodă destul de ingenioasă - datorită undelor seismice emanate de cutremure!

În cutremure, se generează unde seismice de două tipuri: unda de compresie principală, cunoscută sub numele de unda P, care trece în mod longitudinal

și un al doilea val de forfecare cunoscut sub numele de undă S, similar cu valurile de pe suprafața mării.

Stațiile seismice din întreaga lume sunt capabile să capteze undele P și S, dar undele S nu trec prin lichid, iar undele P nu numai că trec prin lichid, ci sunt refractate!

Ca urmare, se poate înțelege că Pământul are un miez exterior lichid, în afara căruia există o manta solidă, iar în interior - un miez interior solid! Acesta este motivul pentru care miezul Pământului conține cele mai grele și mai dense elemente, și astfel știm că miezul exterior este un strat lichid.

Dar de ce este lichidul miezului exterior? La fel ca toate elementele, starea fierului, fie că este solidă, lichidă, gazoasă sau nu, depinde de presiunea și temperatura fierului.

Fierul este un element mai complex decât mulți dintre cei cu care sunteți obișnuiți. Desigur, poate avea faze solide cristaline diferite, așa cum se indică în grafic, dar nu ne interesează presiunile obișnuite. Coborâm la miezul pământului, unde presiunile sunt de un milion de ori mai mari decât cele de la nivelul mării. Cum arată diagrama de fază pentru presiuni atât de mari?

Frumusețea științei este că, chiar dacă nu aveți un răspuns imediat la o întrebare, sunt șanse ca cineva să fi făcut deja cercetarea de care aveți nevoie pentru a găsi răspunsul! În acest caz, Ahrens, Collins și Chen în 2001 au găsit răspunsul la întrebarea noastră.

Și, deși diagrama prezintă presiuni gigantice de până la 120 GPa, este important să ne amintim că presiunea atmosferică este de doar 0,0001 GPa, în timp ce în nucleul interior presiunile ajung la 330-360 GPa. Linia solidă superioară arată granița dintre topirea fierului (sus) și solid (jos). Ați observat cum linia continuă de la capăt face o întorsătură bruscă în sus?

Pentru ca fierul să se topească la o presiune de 330 GPa, este necesară o temperatură enormă, comparabilă cu cea care prevalează pe suprafața Soarelui. Aceleași temperaturi la presiuni mai mici vor menține cu ușurință fierul în stare lichidă, iar la presiuni mai mari, în stare solidă. Ce înseamnă acest lucru în ceea ce privește nucleul Pământului?

Aceasta înseamnă că pe măsură ce Pământul se răcește, temperatura sa internă scade, în timp ce presiunea rămâne neschimbată. Adică, în timpul formării Pământului, cel mai probabil, întregul nucleu a fost lichid și, pe măsură ce s-a răcit, miezul interior crește! Și în acest proces, deoarece fierul solid are o densitate mai mare decât fierul lichid, Pământul se contractă încet, ceea ce duce la cutremure!

Deci, miezul Pământului este lichid, deoarece este suficient de fierbinte pentru a topi fierul, dar numai în regiunile cu o presiune suficient de mică. Pe măsură ce Pământul îmbătrânește și se răcește, tot mai mult din nucleu devine solid și, prin urmare, Pământul se micșorează puțin!

Dacă vrem să privim departe în viitor, ne putem aștepta la apariția acelorași proprietăți observate în Mercur.

Mercurul, datorită dimensiunilor sale reduse, s-a răcit și s-a contractat deja semnificativ și are fracturi lungi de sute de kilometri, care au apărut din cauza nevoii de comprimare din cauza răcirii.

Deci, de ce Pământul are un miez lichid? Pentru că nu s-a răcit încă. Și fiecare cutremur este o mică abordare a Pământului spre final, răcit și prin și prin stare solidă. Dar nu vă faceți griji, Soarele va exploda cu mult înainte de acel moment și toți cei pe care îi cunoașteți vor fi morți cu mult timp în urmă.

Pământul, împreună cu alte corpuri ale sistemului solar, s-a format dintr-un nor rece de gaz și praf prin acumularea particulelor sale constitutive. După apariția planetei, a început o etapă complet nouă a dezvoltării sale, care în știință se numește de obicei pre-geologică.
Denumirea perioadei este asociată cu faptul că cele mai vechi dovezi ale proceselor trecute - roci magmatice sau vulcanice - nu depășesc 4 miliarde de ani. Numai oamenii de știință le pot studia astăzi.
Etapa pre-geologică în dezvoltarea Pământului este plină de multe alte mistere. Acoperă o perioadă de 0,9 miliarde de ani și se caracterizează printr-o manifestare largă a vulcanismului pe planetă cu eliberarea de gaze și vapori de apă. În acest moment a început procesul de stratificare a Pământului în cochilii principale - miez, manta, crustă și atmosferă. Se presupune că acest proces a fost provocat de bombardamentul intens al meteoritilor planetei noastre și de topirea părților sale individuale.
Unul dintre evenimentele cheie din istoria Pământului a fost formarea nucleului său interior. Acest lucru s-a întâmplat probabil în stadiul pre-geologic al dezvoltării planetei, când toată materia a fost împărțită în două geosfere principale - nucleul și mantaua.
Din păcate, nu există încă o teorie fiabilă despre formarea nucleului pământului, care ar fi susținută de informații științifice serioase și dovezi. Cum a apărut nucleul Pământului? Cu privire la această întrebare, oamenii de știință oferă două ipoteze principale.
Conform primei versiuni, substanța a fost omogenă imediat după apariția Pământului.
A constat în întregime din microparticule care pot fi observate astăzi la meteoriți. Dar, după o anumită perioadă de timp, această masă primordial omogenă a fost împărțită într-un miez greu, în care tot fierul era din sticlă și o manta de silicat mai ușoară. Cu alte cuvinte, picături de fier topit și compuși chimici grei însoțitori s-au așezat în centrul planetei noastre și au format un miez acolo, care rămâne în mare parte topit până în prezent. Pe măsură ce elementele grele s-au repezit spre centrul Pământului, dimpotrivă, zgură ușoare pluteau în sus - către straturile exterioare ale planetei. Astăzi, aceste elemente ușoare alcătuiesc mantaua superioară și scoarța terestră.
De ce a avut loc o astfel de diferențiere a materiei? Se crede că imediat după finalizarea procesului de formare, Pământul a început să se încălzească intens, în principal datorită energiei eliberate în procesul de acumulare gravitațională a particulelor, precum și datorită energiei decăderii radioactive a individului. elemente chimice.
Încălzirea suplimentară a planetei și formarea unui aliaj de fier-nichel, care, datorită greutății sale semnificative specifice, a coborât treptat în centrul Pământului, a fost facilitată de presupusul bombardament cu meteorit.
Este adevărat, această ipoteză întâmpină unele dificultăți. De exemplu, nu este pe deplin clar cum aliajul de fier-nichel, chiar și în stare lichidă, a reușit să coboare mai mult de o mie de kilometri și să ajungă în regiunea nucleului planetei.
Conform celei de-a doua ipoteze, nucleul Pământului a fost format din meteoriți de fier care s-au ciocnit cu suprafața planetei, iar mai târziu a fost acoperit cu o coajă de silicat de meteoriți de piatră și a format mantaua.

Există o eroare gravă în această ipoteză. În această situație, meteoriții de fier și piatră ar trebui să existe separat în spațiul cosmic. Cercetările moderne arată că meteoriții de fier ar fi putut apărea numai în intestinele unei planete care s-a dezintegrat sub o presiune semnificativă, adică după formarea sistemului nostru solar și a tuturor planetelor.
Prima versiune pare mai logică, deoarece oferă o frontieră dinamică între nucleul Pământului și manta. Aceasta înseamnă că procesul de separare a materiei între ele ar putea continua pe planetă pentru o perioadă foarte lungă de timp, exercitând astfel o mare influență asupra evoluției ulterioare a Pământului.
Astfel, dacă luăm ca bază prima ipoteză a formării miezului planetei, atunci procesul de diferențiere a materiei s-a întins timp de aproximativ 1,6 miliarde de ani. Datorită diferențierii gravitaționale și a decăderii radioactive, separarea materiei a fost asigurată.
Elementele grele coborau doar la o adâncime sub care substanța era atât de vâscoasă încât fierul nu se mai putea scufunda. Ca urmare a acestui proces, s-a format un strat inelar foarte dens și greu de fier topit și oxidul său. Acesta a fost situat deasupra substanței mai ușoare a nucleului primordial al planetei noastre. Apoi, substanța ușoară din silicat a fost scoasă din centrul Pământului. Mai mult, a fost deplasat la ecuator, ceea ce poate fi marcat începutul asimetriei planetei.
Se presupune că în timpul formării miezului de fier al Pământului a avut loc o scădere semnificativă a volumului planetei, ca urmare a cărei suprafață a scăzut până acum. Elementele ușoare și compușii lor „pluteau” la suprafață formau o crustă primară subțire, care, la fel ca toate planetele grupului terestru, consta din bazalturi vulcanice acoperite de un strat de depozite.
Cu toate acestea, nu a fost posibil să se găsească dovezi geologice vii ale proceselor din trecut asociate cu formarea miezului și a mantalei pământului. După cum sa menționat deja, cele mai vechi roci de pe planeta Pământ au o vechime de aproximativ 4 miliarde de ani. Cel mai probabil, la începutul evoluției planetei sub influență temperaturi mari și presiune, bazaltele primare s-au metamorfozat, s-au topit și s-au transformat în roci de granit-gneis cunoscute de noi.
Care este nucleul planetei noastre, care s-a format, probabil, în primele etape ale dezvoltării Pământului? Se compune dintr-o înveliș exterior și unul interior. Potrivit ipotezelor științifice, la o adâncime de 2900-5100 km există un miez exterior, care prin el însuși proprietăți fizice apropiindu-se de lichid.
Miezul exterior este un flux de fier topit și nichel care conduce bine electricitatea. Cu acest miez oamenii de știință asociază originea câmpului magnetic al pământului. Decalajul de 1270 km lăsat până în centrul Pământului este ocupat de miezul interior, care este 80% fier și 20% dioxid de siliciu.
Miezul interior este dur și temperatură ridicată. Dacă exteriorul este direct legat de manta, atunci miezul interior al Pământului există de la sine. Duritatea sa, în ciuda temperaturilor ridicate, este asigurată de presiunea gigantică din centrul planetei, care poate ajunge la 3 milioane de atmosfere.
Ca urmare, multe elemente chimice se transformă într-o stare metalică. Prin urmare, s-a sugerat chiar că miezul interior al Pământului este format din hidrogen metalic.
Miezul interior dens are un impact serios asupra vieții planetei noastre. Acesta conține câmpul gravitațional planetar, care împiedică împrăștierea cojilor de gaze ușoare, a hidrosferei și a straturilor geosferice ale Pământului.
Probabil, un astfel de câmp a fost caracteristic nucleului de la formarea planetei, oricare ar fi fost atunci în compoziția și structura sa chimică. A contribuit la contracția particulelor formate spre centru.
Cu toate acestea, originea nucleului și studiul structurii interne a Pământului este cea mai presantă problemă pentru oamenii de știință care sunt strâns implicați în studiul istoriei geologice a planetei noastre. Soluția finală la această problemă este încă foarte departe. Pentru a evita diverse contradicții, în stiinta moderna s-a acceptat ipoteza că procesul de formare a nucleului a început să se producă simultan cu formarea Pământului.

20321 0

Folosind o combinație subtilă de acceleratoare de particule, raze X, lasere de mare intensitate, diamante și atomi de fier, oamenii de știință au reușit să calculeze temperatura nucleului interior al planetei noastre.

Conform noilor calcule, este de 6.000 de grade Celsius, ceea ce este cu o mie de grade mai mare decât se credea anterior.

Astfel, miezul planetei Pământ are o temperatură mai mare decât suprafața Soarelui.

Datele noi pot implica o regândire a faptelor deținute anterior în domenii de cunoaștere, cum ar fi geofizica, seismologia, geodinamica și alte discipline orientate spre planetă.

Văzut spre interior de la suprafață, Pământul constă dintr-o crustă, o manta superioară solidă, apoi o manta în mare parte solidă, un miez exterior din fier topit și nichel și un miez interior din fier solid și nichel. Miezul exterior este lichid datorită temperaturilor ridicate, dar presiunea mai mare din miezul interior împiedică topirea rocii.

Distanța de la suprafață până la centrul Pământului este de 6371 km. Crusta are o grosime de 35 km, mantaua are o grosime de 2855 km; pe fundalul unor astfel de distanțe, forajul super adâncime Kola de 12 km adâncime pare un simplu fleac. De fapt, nu știm nimic sigur despre ceea ce se întâmplă sub crustă. Toate datele noastre se bazează pe valuri seismice de cutremure care sări de pe diferite straturi ale Pământului și pe firimituri jalnice care cad la suprafață din adâncuri, cum ar fi magma vulcanică.

Bineînțeles, oamenii de știință cu mare plăcere ar fi forat o fântână până în centrul, dar odată cu nivelul actual de dezvoltare a tehnologiei, această sarcină nu este posibilă. Deja la doisprezece kilometri, forarea puțului Kola a trebuit oprită, deoarece temperatura la o astfel de adâncime este de 180 de grade.

La cincisprezece kilometri, se preconizează că temperatura va fi de 300 de grade, iar instalațiile moderne de foraj nu vor putea lucra cu ea. Și cu atât mai mult acum și aproape nu există tehnologii care ar face posibilă forarea în manta, în intervalul de temperatură de 500-4000 de grade. Nu uitați de latura practică a problemei: nu există petrol în afara crustei, deci este posibil să nu existe cineva dispus să investească într-o încercare de a crea astfel de tehnologii.

Pentru a calcula temperatura din miezul interior, cercetătorii francezi au făcut tot posibilul pentru a recrea temperaturile și presiunile ultra-ridicate ale miezului în condiții de laborator. Simularea presiunii este cea mai dificilă sarcină: la această adâncime ajunge la 330 gigapascali, care este de trei milioane de ori mai mare decât presiunea atmosferică.

Pentru a o rezolva, a fost folosită o celulă cu nicovalele de diamant. Este format din două diamante conice care acționează asupra materialului din ambele părți pe o suprafață mai mică de un milimetru în diametru; astfel, o probă de 200 gigapascali a fost aplicată probei de fier. Fierul a fost apoi încălzit cu un laser și supus analizei de difracție cu raze X pentru a observa trecerea de la solid la lichid în aceste condiții. În cele din urmă, oamenii de știință au corectat rezultatele obținute pentru o presiune de 330 gigapascali, obținând o temperatură de acoperire a miezului interior de 5957 plus sau minus 500 de grade. În interiorul nucleului în sine, pare a fi chiar mai înalt.

De ce este importantă regândirea temperaturii de bază a unei planete?

Câmpul magnetic al Pământului este generat tocmai de miez și afectează multe evenimente care apar pe suprafața planetei - de exemplu, menține atmosfera la locul său. Știind că temperatura miezului este cu o mie de grade mai mare decât se credea anterior nu oferă încă nicio aplicație practică, dar poate fi utilă în viitor. Noua valoare a temperaturii va fi utilizată în noi modele seismologice și geofizice, care, în viitor, ar putea duce la descoperiri științifice serioase. În general, o imagine mai completă și mai precisă a lumii înconjurătoare este valoroasă pentru oamenii de știință în sine.

Miezul Pământului include două straturi cu o zonă de frontieră între ele: învelișul lichid exterior al miezului atinge o grosime de 2266 kilometri, sub el se află un miez dens masiv, al cărui diametru este estimat la 1300 km. Zona de tranziție are o grosime neuniformă și se solidifică treptat, trecând în miezul interior. Pe suprafața stratului superior, temperatura este de aproximativ 5960 grade Celsius, deși aceste cifre sunt considerate aproximative.

Compoziția aproximativă a miezului exterior și metodele de determinare a acestuia

Se știe încă foarte puțin despre compoziția chiar și a stratului exterior al miezului pământului, deoarece nu este posibil să se obțină probe pentru studiu. Principalele elemente care pot forma nucleul exterior al planetei noastre sunt fierul și nichelul. Oamenii de știință au ajuns la o astfel de ipoteză ca urmare a analizei compoziției meteoriților, deoarece rătăcitorii din spațiu sunt fragmente ale nucleelor \u200b\u200basteroizilor și ale altor planete.

Cu toate acestea, meteoriții nu pot fi considerați exact la fel în compoziția chimică, deoarece corpurile cosmice originale au fost de dimensiuni mult mai mici decât Pământul. După multe cercetări, oamenii de știință au ajuns la concluzia că partea lichidă a substanței nucleare este foarte diluată cu alte elemente, inclusiv sulf. Acest lucru explică densitatea sa mai mică decât aliajele de fier-nichel.

Ce se întâmplă în exteriorul nucleului planetei?

Suprafața exterioară a miezului la limita cu mantaua este eterogenă. Oamenii de știință sugerează că are o grosime diferită, formând un fel de relief intern. Acest lucru se datorează amestecării constante a unor substanțe asemănătoare adânci. Acestea sunt diferite în compoziția chimică și au, de asemenea, densități diferite, astfel încât grosimea limitei dintre miez și manta poate varia de la 150 la 350 km.

Oamenii de știință din anii anteriori, în lucrările lor, au descris o călătorie către centrul Pământului prin peșteri adânci și pasaje subterane. Este cu adevărat posibil? Din păcate, presiunea pe suprafața miezului depășește 113 milioane de atmosfere. Aceasta înseamnă că orice peșteră s-ar „închide” puternic chiar și în stadiul de apropiere de manta. Aceasta explică de ce nu există peșteri pe planeta noastră mai adânci de 1 km.

Cum se studiază stratul exterior al nucleului?

Oamenii de știință pot judeca cum arată nucleul și în ce constă, urmărind activitatea seismică. De exemplu, s-a constatat că straturile exterioare și interioare se rotesc în direcții diferite sub influența unui câmp magnetic. Nucleul Pământului adăpostește zeci de mistere nerezolvate și așteaptă noi descoperiri fundamentale.