Учените изглежда имат ново обяснение защо ядрото на Земята остава твърдо, въпреки факта, че температурата му е по-висока от температурата на повърхността на Слънцето. Оказва се, че това може да се дължи на атомната архитектура на кристализиралата желязна „топка“, разположена в центъра на нашата планета.

Изследователите предполагат, че земното ядро ​​може да се характеризира с невиждано досега атомно състояние, което му позволява да издържа на невероятните температури и налягания, характерни, според изчисленията, за центъра на нашата планета. Ако учените са прави по този въпрос, тогава това може да помогне за разрешаването на друга мистерия, която преследва от десетилетия.

Екип от изследователи от Кралския технологичен институт на Швеция в Стокхолм използваха Triolith, един от най-мощните суперкомпютри в страната, за да симулират атомен процес, който може да се случи на около 6400 километра под земната повърхност. Както при всеки друг метал, атомните структури на желязото могат да се променят под влияние на промените в температурата и налягането. При стайна температура и нормално налягане желязото е в т. нар. центрирана кубична (BCC) фаза. кристална решетка. Под високо налягане обаче решетката се трансформира в хексагонална плътно опакована фаза. Тези термини описват подреждането на атомите в кристалната решетка на метала, които от своя страна са отговорни за неговата здравина и други свойства, като например дали металът в този случай остава в твърдо състояние или не.

Преди това се смяташе, че твърдото, кристализирано състояние на желязото в ядрото на Земята се дължи на факта, че то е в хексагоналната плътно опакована фаза на кристалната решетка, тъй като условията за bcc тук са твърде нестабилни. Въпреки това, ново проучване може да покаже, че средата в центъра на нашата планета всъщност втвърдява и кондензира състоянието на BCC, а не го унищожава.

„В условията на земното ядро ​​bcc решетката на желязото демонстрира невиждан досега модел на атомна дифузия. Bcc фазата протича под мотото „Това, което не ме убива, ме прави по-силен“. Нестабилността може да прекъсне bcc фазата при ниски температури, но високите температури, напротив, повишават стабилността на тази фаза“, казва водещият изследовател Анатолий Белоношко.

Като аналогия повишена активностатоми в желязо в центъра на Земята Белоношко дава тесте карти за разбъркване, където атомите (представени от карти) могат постоянно и много бързо да се смесват един с друг под въздействието на повишена температура и налягане, но в същото време колодата остава едно цяло. И тези цифри са много впечатляващи: 3,5 милиона пъти по-високи от налягането, което изпитваме на повърхността, и около 6000 градуса по Целзий по-висока температура.

Данните от суперкомпютъра Triolith също показват, че до 96 процента (повече от предишните изчисления) от масата на вътрешното ядро ​​на Земята най-вероятно е желязо. Останалото е никел и други леки елементи.

Друга мистерия, която може да бъде разрешена благодарение на скорошни изследвания, е защо сеизмичните вълни се движат по-бързо между полюсите, а не през екватора. Това явление често се нарича анизотропия. Изследователите казват, че поведението на bcc решетката в желязото при екстремни условия, типични за центъра на Земята, може да е достатъчно за широкомащабен ефект на анизотропия, което от своя страна създава друго поле за изследване на учените в бъдеще.

Важно е да се отбележи, че това предположение се основава на специфични компютърни симулации на вътрешни динамични процесиЗемята и въз основа на други модели резултатите от изчисленията може да се различават. Докато не разберем как да спуснем съответните научни инструменти до такава дълбочина, няма да можем да говорим с абсолютна сигурност за правилността на изчисленията. И предвид температурата и налягането, които могат да възникнат там, получаването на преки доказателства за активността на ядрото на планетата може да бъде напълно невъзможно за нас.

И все пак, въпреки трудностите, е важно да продължим подобни изследвания, защото веднага щом можем да научим повече за това, което наистина се случва на нашата планета, ще имаме по-голям шанс да разберем какво ще се случи по-нататък.

Един от първите, който предположи, че в центъра на Земята има област с повишена плътност, беше Хенри Кавендиш. Той успя да изчисли масата и средната плътност на планетата и установи, че тя е много по-голяма от плътността на скалите

Ядрото на Земята е централната, най-дълбока част на Земята, разположена под мантията на планетата.
Намира се на дълбочина 2900 км. Средният радиус на сферата е 3,5 хиляди км. Температурата на повърхността на твърдото ядро ​​на Земята достига 6230±500 K (5960±500°C), в центъра плътността е около 12,5 t/m³, налягането е до 361 GPa (3,7 милиона atm). Масата на сърцевината е 1,932 1024 кг. Веществото, което изгражда ядрото на Земята, загрява налягането (гравитацията).

Един от първите, който предположи, че в центъра на Земята има област с повишена плътност, беше Хенри Кавендиш. Той успя да изчисли масата и средната плътност на планетата и установи, че тя е много по-голяма от плътността на скалите, които излизат на земната повърхност.

Има много малко информация за ядрото на Земята, дори това, което е налично, е получено чрез индиректни геофизични или геохимични методи. Все още не е възможно да се вземат проби от веществото на ядрото. Съставът му не е точно известен. Предполага се, че се състои от желязо-никелова сплав с примес на други сидерофилни елементи.

С дебелина около 2200 km, между които понякога се разграничава преходна зона. Масата на сърцевината е 1,932 10 24 кг.

За ядрото се знае много малко - цялата информация се получава чрез индиректни геофизични или геохимични методи, а изображения на материята на ядрото не са налични и е малко вероятно да бъдат получени в обозримо бъдеще. Въпреки това писателите на научна фантастика вече няколко пъти описват подробно пътуването до ядрото на Земята и несметните богатства, скрити там. Надеждата за съкровищата на ядрото има основания, тъй като според съвременните геохимични модели съдържанието на благородни метали и други ценни елементи в ядрото е сравнително високо.

История на обучението

Вероятно едно от първите предположения за съществуването на зона с повишена плътност вътре в Земята е направено от Хенри Кавендиш, който изчислява масата и средната плътност на Земята и открива, че тя е много по-голяма от плътността, характерна за възникващите скали на земната повърхност.

Съществуването е доказано през 1897 г. от немския сеизмолог Е. Вихерт, а дълбочината (2900 km) е определена през 1910 г. от американския геофизик Б. Гутенберг.

Подобни изчисления могат да бъдат направени за метални метеорити, които са фрагменти от ядрата на малки планетарни тела. Оказа се, че образуването на ядрото в тях е станало много по-бързо, за време от порядъка на няколко милиона години.

Теория на Сорохтин и Ушаков

Описаният модел не е единственият. И така, според модела на Сорохтин и Ушаков, представен в книгата "Развитие на Земята", процесът на формиране на земното ядро ​​се простира за около 1,6 милиарда години (от 4 до 2,6 милиарда години). Според авторите формирането на ядрото е станало на два етапа. Първоначално планетата беше студена и в дълбините й нямаше движение. След това се затопля чрез радиоактивен разпад достатъчно, за да започне да топи металното желязо. Той започна да тече към центъра на земята, докато поради гравитационната диференциация се отдели голямо количество топлина и процесът на отделяне на ядрото само се ускори. Този процес вървеше само до определена дълбочина, под която веществото беше толкова вискозно, че желязото вече не можеше да потъне. В резултат на това се образува плътен (тежък) пръстеновиден слой от разтопено желязо и неговия оксид. Той се намираше над по-леката субстанция на първичното "ядро" на Земята.

Защо ядрото на Земята не се охлажда и остава загрято до температура от приблизително 6000°C в продължение на 4,5 милиарда години? Въпросът е изключително сложен, на който освен това науката не може да даде 100% точен разбираем отговор. За това обаче има обективни причини.

Твърде много мистерия

Прекомерната, така да се каже, мистерия на земното ядро ​​е свързана с два фактора. Първо, никой не знае със сигурност как, кога и при какви обстоятелства се е формирало - това се е случило по време на формирането на прото-Земята или вече на ранни стадиисъществуването на формирана планета е голяма мистерия. Второ, абсолютно невъзможно е да се вземат проби от земното ядро ​​- със сигурност никой не знае от какво се състои. Освен това всички данни, които знаем за ядрото, се събират чрез косвени методи и модели.

Защо ядрото на Земята остава горещо?

За да се опитате да разберете защо земното ядро ​​не се охлажда толкова дълго време, първо трябва да разберете какво е причинило затоплянето му. Недрата на нашата, както на всяка друга планета, са разнородни, представляват относително ясно разграничени слоеве с различна плътност. Но това не винаги беше така: тежките елементи бавно се спускаха надолу, образувайки вътрешното и външното ядро, леките бяха изтласкани на върха, образувайки мантията и земната кора. Този процес протича изключително бавно и е придружен от отделяне на топлина. Това обаче не беше основната причина за парното. Цялата маса на Земята с голяма сила притиска нейния център, създавайки феноменално налягане от приблизително 360 GPa (3,7 милиона атмосфери), в резултат на което се разпадат радиоактивни дългоживеещи елементи, съдържащи се в ядрото желязо-силиций-никел започна да се случва, което беше придружено от колосални топлинни емисии.

Допълнителен източник на отопление е кинетична енергиягенерирани в резултат на триене между различни слоеве (всеки слой се върти независимо от другия): вътрешното ядро ​​с външното и външното с мантията.

Недрата на планетата (пропорциите не са спазени). Триенето между трите вътрешни слоя служи като допълнителен източник на отопление.

Въз основа на горното можем да заключим, че Земята и по-специално нейните недра са самодостатъчна машина, която се самозагрява. Но това не може да продължи така естествено вечно: запасите от радиоактивни елементи в ядрото бавно изчезват и няма да остане нищо, което да поддържа температурата.

Става студено!

Всъщност процесът на охлаждане вече е започнал много отдавна, но протича изключително бавно - с част от градуса на век. По груби изчисления ще са необходими поне 1 милиард години, за да изстине ядрото напълно и да спрат химичните и други реакции в него.

Кратък отговор:Земята, и по-специално земното ядро, е самодостатъчна машина, която се нагрява сама. Цялата маса на планетата притиска центъра й, създавайки феноменално налягане и по този начин започва процеса на разпадане на радиоактивни елементи, в резултат на което се отделя топлина.

Нашата планета Земя има слоест строеж и се състои от три основни части: земна кора, мантия и ядро. Кой е центърът на земята? Ядро. Дълбочината на ядрото е 2900 км, а диаметърът е приблизително 3,5 хиляди км. Вътре - чудовищно налягане от 3 милиона атмосфери и невероятно висока температура - 5000 ° C. За да разберат какво има в центъра на Земята, на учените отне няколко века. Дори модерна технологияне можеше да проникне по-дълбоко от дванадесет хиляди километра. Най-дълбокият сондаж, разположен на полуостров Кола, е с дълбочина 12 262 метра. Далеч от центъра на земята.

Историята на откриването на земното ядро

Един от първите, които се досещат за наличието на ядро ​​в центъра на планетата, е английският физик и химик Хенри Кавендиш в края на 18 век. С помощта на физически експерименти той изчислява масата на Земята и въз основа на нейния размер определя средната плътност на веществото на нашата планета - 5,5 g / cm3. Плътността е известна скалиа минералите в земната кора се оказаха около два пъти по-малко. От това последва логично предположение, че в центъра на Земята има област с по-плътна материя - ядрото.

През 1897 г. немският сеизмолог Е. Вихерт, изучавайки преминаването на сеизмологичните вълни през вътрешните части на Земята, успя да потвърди предположението за наличието на ядро. И през 1910 г. американският геофизик Б. Гутенберг определя дълбочината на местоположението му. Впоследствие се раждат и хипотези за процеса на образуване на ядрото. Предполага се, че тя се е образувала в резултат на утаяване на по-тежки елементи към центъра, като първоначално веществото на планетата е било хомогенно (газообразно).

От какво е направено ядрото?

Доста трудно е да се изследва вещество, чиято проба не може да бъде получена, за да се изследват неговите физични и химични параметри. Учените трябва само да приемат наличието на определени свойства, както и структурата и състава на ядрото по косвени признаци. Особено полезен при изследвания вътрешна структураЗемята изучава разпространението на сеизмичните вълни. Сеизмографите, разположени в много точки на повърхността на планетата, записват скоростта и видовете преминаващи сеизмични вълни, възникващи от тремори на земната кора. Всички тези данни позволяват да се прецени вътрешната структура на Земята, включително ядрото.

Към днешна дата учените предполагат, че централната част на планетата е разнородна. Какво е в центъра на земята? Частта, съседна на мантията, е течно ядро, състоящо се от разтопена материя. Очевидно съдържа смес от желязо и никел. Тази идея накара учените да изследват железни метеорити, които са парчета от астероидни ядра. От друга страна, получените желязо-никелови сплави имат по-висока плътност от очакваната плътност на сърцевината. Затова много учени са склонни да приемат, че в центъра на Земята, ядрото, има и по-леки химически елементи.

Наличието на течно ядро ​​и въртенето на планетата около собствената й ос на геофизиката обяснява съществуването магнитно поле. Известно е, че при протичане на ток около проводник възниква електромагнитно поле. Разтопеният слой в съседство с мантията служи като такъв гигантски проводник, носещ ток.

Вътрешната част на ядрото, въпреки температурата от няколко хиляди градуса, е твърдо тяло. Това се дължи на факта, че налягането в центъра на планетата е толкова високо, че горещите метали стават твърди. Някои учени предполагат, че твърдото ядро ​​се състои от водород, който под въздействието на невероятно налягане и огромна температура става като метал. По този начин какъв е центърът на Земята, дори геофизиците все още не са известни със сигурност. Но ако разгледаме въпроса от математическа гледна точка, можем да кажем, че центърът на Земята се намира приблизително на 6378 км. от повърхността на планетата.

Ядрото на Земята включва два слоя с гранична зона между тях: външната течна обвивка на ядрото достига дебелина от 2266 километра, под нея има масивно плътно ядро, чийто диаметър според оценките достига 1300 km. Преходната зона има неравномерна дебелина и постепенно се втвърдява, преминавайки във вътрешното ядро. На повърхността на горния слой температурата е около 5960 градуса по Целзий, въпреки че тези данни се считат за приблизителни.

Приблизителен състав на външното ядро ​​и методи за неговото определяне

Много малко се знае за състава дори на външния слой на земното ядро, тъй като не е възможно да се получат проби за изследване. Основните елементи, от които може да се състои външното ядро ​​на нашата планета, са желязото и никелът. Учените стигнаха до тази хипотеза в резултат на анализ на състава на метеоритите, тъй като скитниците от космоса са фрагменти от ядрата на астероиди и други планети.

Въпреки това метеоритите не могат да се считат за абсолютно идентични по отношение на химичен състав, тъй като първоначалните космически тела са били много по-малки от Земята по размер. След много изследвания учените стигнаха до извода, че течната част на ядреното вещество е силно разредена с други елементи, включително сяра. Това обяснява по-ниската му плътност от желязо-никелови сплави.

Какво се случва във външната част на ядрото на планетата?

Външната повърхност на ядрото на границата с мантията е нехомогенна. Учените предполагат, че има различна дебелина, образувайки вид вътрешен релеф. Това се дължи на постоянното смесване на разнородни дълбоки вещества. Те са различни по химичен състав и освен това имат различна плътност, така че дебелината на границата между ядрото и мантията може да варира от 150 до 350 km.

Фантазьорите от миналите години описаха в своите творби пътуване до центъра на Земята през дълбоки пещери и подземни проходи. Наистина ли е възможно? Уви, налягането върху повърхността на ядрото надхвърля 113 милиона атмосфери. Това означава, че всяка пещера ще „затръшне“ плътно дори на етапа на приближаване до мантията. Това обяснява защо на нашата планета няма пещери, по-дълбоки дори от 1 км.

Как се изследва външният слой на ядрото?

Учените могат да преценят как изглежда ядрото и от какво се състои чрез наблюдение на сеизмичната активност. Така например беше установено, че външният и вътрешният слой се въртят в различни посоки под въздействието на магнитно поле. Ядрото на Земята все още крие десетки неразгадани мистерии и чака нови фундаментални открития.

Земята заедно с други тела слънчева системаобразуван от облак студен газ и прах чрез натрупване на съставните му частици. След появата на планетата започва напълно нов етап от нейното развитие, който в науката обикновено се нарича прегеологичен.
Името на периода се дължи на факта, че най-ранните свидетелства за минали процеси - магмени или вулканични скали - не са по-стари от 4 милиарда години. Само учените днес могат да ги изследват.
Предгеоложкият етап от развитието на Земята все още е изпълнен с много мистерии. Обхваща период от 0,9 милиарда години и се характеризира с широка проява на вулканизъм на планетата с отделяне на газове и водни пари. По това време започва процесът на стратификация на Земята в основните черупки - ядрото, мантията, кората и атмосферата. Предполага се, че този процес е провокиран от интензивна метеоритна бомбардировка на нашата планета и разтопяване на отделни нейни части.
Едно от ключовите събития в историята на Земята е формирането на нейното вътрешно ядро. Това вероятно се е случило на предгеологичния етап от развитието на планетата, когато цялата материя е била разделена на две основни геосфери - ядрото и мантията.
За съжаление все още не съществува надеждна теория за образуването на земното ядро, която да бъде потвърдена от сериозна научна информация и доказателства. Как се е образувало ядрото на Земята? На този въпрос учените предлагат две основни хипотези.
Според първата версия веществото веднага след образуването на Земята е било хомогенно.
Състоеше се изцяло от микрочастици, които днес могат да се наблюдават в метеорити. Но след определен период от време тази първоначално хомогенна маса беше разделена на тежко ядро, където цялото желязо беше остъклено, и по-лека силикатна мантия. С други думи, капки разтопено желязо и тежките химични съединения, които го придружаваха, се утаиха в центъра на нашата планета и образуваха ядро ​​там, което остава до голяма степен разтопено и до днес. Тъй като тежките елементи се стремяха към центъра на Земята, леките шлаки, напротив, изплуваха нагоре - към външните слоеве на планетата. Днес тези леки елементи изграждат горната мантия и земната кора.
Защо е възникнала такава диференциация на материята? Смята се, че веднага след завършване на процеса на нейното формиране Земята е започнала да се нагрява интензивно, главно поради енергията, която се отделя в процеса на гравитационно натрупване на частици, както и поради енергията на радиоактивния разпад на отделни химични елементи.
Допълнително нагряване на планетата и образуването на желязо-никелова сплав, която поради значителното си специфично тегло постепенно се спускаше към центъра на Земята, беше улеснено от предполагаемата метеоритна бомбардировка.
Тази хипотеза обаче среща някои трудности. Например, не е напълно ясно как желязо-никелова сплав, дори и в течно състояние, може да потъне на повече от хиляда километра и да достигне района на ядрото на планетата.
В съответствие с втората хипотеза, ядрото на Земята се е образувало от железни метеорити, които са се сблъскали с повърхността на планетата, а по-късно е обрасъл със силикатна обвивка от каменни метеорити и е образувал мантията.

В тази хипотеза има сериозен недостатък. При това положение в открития космос железните и каменните метеорити би трябвало да съществуват отделно. Съвременните изследвания показват, че железните метеорити могат да възникнат само в недрата на планета, която се е разпаднала под значително налягане, тоест след формирането на нашата слънчева система и всички планети.
Първата версия изглежда по-логична, тъй като предвижда динамична граница между ядрото на Земята и мантията. Това означава, че процесът на разделяне на материята между тях може да продължи на планетата много дълго време, като по този начин окаже голямо влияние върху по-нататъшната еволюция на Земята.
Така, ако вземем за основа първата хипотеза за формирането на ядрото на планетата, тогава процесът на диференциация на материята се простира за около 1,6 милиарда години. Благодарение на гравитационната диференциация и радиоактивния разпад е осигурено разделянето на материята.
Тежките елементи потъват само до дълбочина, под която веществото е толкова вискозно, че желязото вече не може да потъне. В резултат на този процес се образува много плътен и тежък пръстеновиден слой от разтопено желязо и неговия оксид. Той се намираше над по-леката субстанция на първичното ядро ​​на нашата планета. Освен това от центъра на Земята беше изстискано леко силикатно вещество. Освен това той беше изтласкан на екватора, което може би бележи началото на асиметрията на планетата.
Предполага се, че по време на формирането на желязното ядро ​​на Земята е настъпило значително намаляване на обема на планетата, в резултат на което нейната повърхност вече е намаляла. Леките елементи и техните съединения, които „изплуваха“ на повърхността, образуваха тънка първична кора, която, както всички планети от земната група, се състоеше от вулканични базалти, покрити отгоре със слой седименти.
Въпреки това не е възможно да се намерят живи геоложки доказателства за минали процеси, свързани с образуването на земното ядро ​​и мантията. Както вече беше отбелязано, най-старите скали на планетата Земя са на около 4 милиарда години. Най-вероятно в началото на еволюцията на планетата, под въздействието на високи температури и налягания, първичните базалти са били метаморфозирани, разтопени и трансформирани в познатите ни гранит-гнайсови скали.
Какво е ядрото на нашата планета, което вероятно се е образувало в най-ранните етапи от развитието на Земята? Състои се от външна и вътрешна обвивка. Според научните предположения на дълбочина 2900-5100 км има външно ядро, което по своята физични свойствасе доближава до течността.
Външното ядро ​​е поток от разтопено желязо и никел, добър проводник на електричество. Именно с това ядро ​​учените свързват произхода на земното магнитно поле. Пропастта от 1270 км, оставаща до центъра на Земята, е заета от вътрешното ядро, което е 80% желязо и 20% силициев диоксид.
Вътрешното ядро ​​е твърдо и има висока температура. Ако външното е пряко свързано с мантията, тогава вътрешното ядро ​​на Земята съществува само по себе си. Твърдостта му, въпреки високите температури, се осигурява от гигантското налягане в центъра на планетата, което може да достигне 3 милиона атмосфери.
В резултат на това много химични елементи преминават в метално състояние. Поради това дори се предполага, че вътрешното ядро ​​на Земята се състои от метален водород.
Плътното вътрешно ядро ​​оказва сериозно влияние върху живота на нашата планета. В него е съсредоточено планетарното гравитационно поле, което предпазва от разпръскване леките газови обвивки, хидросферата и геосферните слоеве на Земята.
Вероятно такова поле е характерно за ядрото още от формирането на планетата, каквото и да е било тогава по отношение на своя химичен състав и структура. Допринесе за свиването на образуваните частици към центъра.
Въпреки това произходът на ядрото и изследването на вътрешната структура на Земята е най-спешният проблем за учените, които са тясно ангажирани с изучаването на геоложката история на нашата планета. Окончателното решение на този проблем е все още много далеч. За да избегнете различни противоречия, съвременна наукасе приема хипотезата, че процесът на образуване на ядрото е започнал да протича едновременно с образуването на Земята.

МОСКВА, 12 февруари - РИА Новости. Американски геолози казват, че вътрешното ядро ​​на Земята не би могло да възникне 4,2 милиарда години на Земята във формата, в която учените си я представят днес, тъй като това е невъзможно от гледна точка на физиката, според статия, публикувана в сп. EPS букви.

"Ако ядрото на младата Земя се състои изцяло от чиста, хомогенна течност, тогава вътрешното ядро ​​не би трябвало да съществува по принцип, тъй като тази материя не може да се охлади до тези температури, при които е възможно нейното образуване. Съответно, в този случай, ядрото може да е нехомогенно по състав и възниква въпросът как е станало така. Това е парадоксът, който открихме ", казва Джеймс ван Орман (James Van Orman) от Case Western Reserve University в Кливланд (САЩ).

В далечното минало ядрото на Земята е било напълно течно и не се е състояло от два или три, както предполагат някои геолози днес, слоя - вътрешно метално ядро ​​и стопилка от желязо и по-леки елементи около него.

В това състояние ядрото бързо се охлади и загуби енергия, което доведе до отслабване на генерираното от него магнитно поле. След известно време този процес достигна определена критична точка и централната част на ядрото "замръзна", превръщайки се в твърдо метално ядро, което беше придружено от скок и нарастване на силата на магнитното поле.

Времето на този преход е изключително важно за геолозите, тъй като ни позволява грубо да преценим колко бързо се охлажда ядрото на Земята днес и колко дълго ще издържи магнитният "щит" на нашата планета, предпазвайки ни от действието на космическите лъчи, и земната атмосфера – от слънчевия вятър.

Сега, както отбелязва Ван Орман, повечето учени смятат, че това се е случило в първите мигове от живота на Земята поради явление, чийто аналог може да се намери в атмосферата на планетата или в машините за газирани напитки в ресторантите за бързо хранене.

Физиците отдавна са открили, че някои течности, включително водата, остават течни при температури доста под нулата, освен ако вътре няма примеси, микроскопични ледени кристали или мощни вибрации. Ако е лесно да го разклатите или да пуснете прашинка в него, тогава такава течност замръзва почти моментално.

Нещо подобно, според геолозите, се е случило преди около 4,2 милиарда години вътре в ядрото на Земята, когато част от него внезапно кристализира. Ван Орман и колегите му се опитаха да възпроизведат този процес, използвайки компютърни модели на вътрешността на планетата.

Тези изчисления неочаквано показаха, че вътрешното ядро ​​на Земята не би трябвало да съществува. Оказа се, че процесът на кристализация на неговите скали е много различен от това как се държат водата и другите преохладени течности - това изисква огромна температурна разлика, повече от хиляда келвина, и внушителен размер на "прахово зърно", чийто диаметър трябва да бъде около 20-45 километра.

В резултат на това най-вероятните са два сценария - или ядрото на планетата трябва да е замръзнало напълно, или все още да е останало напълно течно. И двете не са верни, тъй като Земята има вътрешно твърдо и външно течно ядро.

С други думи, учените все още нямат отговор на този въпрос. Ван Орман и колегите му канят всички геолози на Земята да помислят как достатъчно голямо "парче" желязо може да се образува в мантията на планетата и да се "удави" в нейното ядро ​​или да намерят някакъв друг механизъм, който да обясни как е разделено на две части.

Британски учени са съставили нов модел на процесите, протичащи в земното ядро. Тя се различава донякъде от традиционната, според която ядрото постепенно се охлажда. Изследователите открили, че на някои места, напротив, той се нагрява, тъй като взаимодействието му с кората и мантията е по-активно. Как това може да се отрази на обитателите на земната повърхност?

Трябва да се отбележи, че веществото, разположено в центъра на нашата планета, наречено ядро, е много мистериозно нещо. И всичко това, защото, както разбирате, нито един учен не е държал дори най-малката проба от ядрена материя в ръцете си. Със съвременните технологии не е възможно да се извлече, тъй като ядрото се намира на дълбочина 2900 км от повърхността, а максималната дълбочина, до която учените успяха да пробият кората на нашата планета, е 12 км. 290 метра (това е дълбочината на нефтения кладенец Maersk Oil BD-04A, разположен в нефтения басейн Al Shaheen в Катар).

Следователно досега нашите познания за това какво се намира в самото сърце на Земята са много приблизителни. Предполага се, че ядрото се състои от желязо-никелова сплав с примес на други елементи, свързани с желязото. Средният радиус на сферата на ядрото е около 3,5 хиляди км (което е около два пъти по-голям от размера на Луната), а масата му е около 1,932 × 10 24 kg. В този случай ядрото се разделя на твърдо вътрешно, с радиус около 1300 км, и течно външно, чийто радиус е около 2200 км, между които според някои учени има преходна зона.

Традиционно се смята, че на такава дълбочина условията са наистина адски: температурата в центъра на ядрото достига 5000º C, плътността на материята там е около 12,5 t / m³, а налягането достига 361 GPa. От това следва, че като цяло крехките живи същества трябва да стоят далеч от ядрото. В същото време интересът към това наше вещество е доста голям. И съвсем не, защото според геохимиците до 90% от всички благородни метали са концентрирани в централната сфера на планетата. Факт е, че именно ядрото допринася за активното движение на материята в следващия слой на Земята, мантията (така наречената мантийна конвекция, прочетете повече за това в статията „Вулкани - нивото на тревожност расте “), който се „обикаля“ на повърхността с такива неприятни за нас явления, като земетресения, вулканични изригвания.

Освен това се смята, че ядрото генерира магнитното поле на Земята, чието значение за живота на нашата планета (и живота на нея) трудно може да бъде надценено. „Природата на земната магнитосфера остава загадка. Не можем да отидем до центъра на Земята и да вземем проби от там. Можем да разчитаме само на косвени измервания, направени близо до повърхността, и на теоретични модели, които могат да разкрият какво се случва в ядрото ", казва един от учените, участващи в изследването. процеси, протичащи в и около ядрото, геофизикът Джон Моунд от университета в Лийдс (Великобритания).

Наскоро групата Mound, след като анализира някои данни от последните години, представи много интересен модел състояние на техникатаядки. Традиционно се смяташе, че след като е възникнало преди около 4,5 милиарда години, земното ядро ​​първо е било горещо и след това е започнало бавно да се охлажда (този процес продължава и до днес). Топлината, която се отделя при това "замръзване" на ядрото, се издига през мантията до кората по време на конвекция - логично е да се предположи, че по-топлото и съответно по-малко плътно вещество на мантията се издига на повърхността, докато по-студен и по-тежък потъва до дъното. Смята се, че именно тези течения, съчетани с въртенето на самата планета, подхранват работата на „вътрешното динамо“ на Земята, което създава нейното магнитно поле.

Маунд и колегите му обаче стигнаха до извода, че не всичко е толкова просто. Според техния модел в ядрото може да протича и обратният процес, водещ не само до неговото охлаждане, но и до нагряване и дори до стопяване на това вещество. В работата си те взеха предвид както характеристиките на процеса на конвекция, така и най-новите сеизмични данни. В резултат на това се появи много интересна картина: според модела на Могилата топлинният поток на границата между ядрото и мантията може да придобие много различен характер в зависимост от структурата на покриващия мантиен слой. В някои райони на Земята, където този слой вече е прегрял, това води до факта, че топлинната енергия сякаш се „отразява“ от мантията и се връща обратно към ядрото, като в крайна сметка го стопява.

По-специално, в такъв сеизмично активен регион като Тихоокеанския вулканичен огнен пръстен (започва от полуостров Камчатка, след това преминава през Курилските, Японските, Филипинските острови, до Нова Гвинея, Соломоновите острови, Нова Зеландия, северозападна Антарктида, островите на Tierra del Fuego и връщайки се през Андите, Кордилерите и Алеутските острови отново към Камчатка.), където океанската кора потъва в мантията, дебел слой от твърди литосферни плочи отнема топлината от мантията и я охлажда. В резултат на това охладената мантия започва да изтегля топлина от самото ядро. Следователно частта, която е под региона, описан по-горе, в момента продължава да се охлажда.

Но под огромните райони на Африка и централната част на Тихия океан се наблюдава съвсем различна картина. Там температурата на мантията е много по-висока от горната земната коране отнема, а напротив, дава й топлина. В резултат на това мантията, работеща като гигантски топлоизолатор, предизвиква отражение на инфрачервеното лъчение, идващо от ядрото (тъй като според Втория закон на термодинамиката топлината може да преминава само от по-горещо към по-малко нагрято тяло, но никога обратно обратно), което причинява нагряване и последващо топене на централния слой на Земята.

И така, оказва се, че взаимодействието между ядрото и мантията е много по-сложно от описаното в традиционния модел. Но промяната в температурата на сърцевината и нейната плътност трябва непременно да повлияе на състоянието на магнитното поле. Може би някои все още необясними смущения, възникващи в магнитосферата на нашата планета (т.нар. геомагнитни бури), са свързани точно с неравномерното охлаждане на ядрото? Възможно е също така взаимодействието ядрено-мантия да повлияе по-активно на глобалните процеси, като изменението на климата, протичащи на повърхността на нашата планета.