Tutkijoilla näyttää olevan uusi selitys sille, miksi Maan ydin pysyy kiinteänä huolimatta siitä, että sen lämpötila on korkeampi kuin Auringon pinnan lämpötila. Osoittautuu, että tämä voi johtua planeettamme keskustassa sijaitsevan kiteytyneen rautapallon atomiarkkitehtuurista.

Tutkijat ehdottavat, että maapallon ytimelle voi olla ominaista ennennäkemätön atomitila, jonka avulla se kestää uskomattomia lämpötiloja ja paineita, jotka laskelmien mukaan ovat ominaisia ​​planeettamme keskipisteelle. Jos tiedemiehet ovat tässä asiassa oikeassa, tämä voi auttaa ratkaisemaan toisen mysteerin, joka on vaivannut vuosikymmeniä.

Tukholman kuninkaallisen teknologiainstituutin tutkijaryhmä käytti Triolithia, yhtä maan tehokkaimmista supertietokoneista, simuloimaan atomiprosessia, joka voisi tapahtua noin 6 400 kilometriä maanpinnan alapuolella. Kuten minkä tahansa muun metallin, raudan atomirakenteet voivat muuttua lämpötilan ja paineen muutosten vaikutuksesta. Huoneenlämmössä ja normaalipaineessa rauta on ns. body-centered cubic (BCC) -faasissa. kristallihila. Korkeassa paineessa hila kuitenkin muuttuu kuusikulmaiseksi tiiviisti tiiviiksi faasiksi. Nämä termit kuvaavat atomien järjestystä metallin kidehilassa, jotka puolestaan ​​ovat vastuussa sen lujuudesta ja muista ominaisuuksista, kuten siitä, pysyykö metalli tässä tapauksessa kiinteässä tilassa vai ei.

Aikaisemmin uskottiin, että raudan kiinteä, kiteytynyt tila Maan ytimessä johtuu siitä, että se on kidehilan kuusikulmaisessa tiiviisti pakatussa faasissa, koska bcc:n olosuhteet ovat täällä liian epävakaat. Uusi tutkimus voi kuitenkin osoittaa, että planeettamme keskellä oleva ympäristö todella kovettaa ja tiivistää BCC:n tilaa eikä tuhoa sitä.

"Maan ytimen olosuhteissa raudan bcc-hila osoittaa aiemmin näkemättömän atomidiffuusiomallin. Piilokopio-vaihe kulkee mottona "Mikä ei tapa minua, tekee minut vahvemmaksi." Epävakaus voi keskeyttää bcc-vaiheen matalissa lämpötiloissa, mutta korkeat lämpötilat päinvastoin lisäävät tämän vaiheen vakautta", sanoo johtava tutkija Anatoli Belonoshko.

Analogiana lisääntynyt aktiivisuus raudassa olevat atomit maan keskustassa Belonoshko antaa sekoituskorttipakan, jossa atomit (kortit edustavat) voivat jatkuvasti ja hyvin nopeasti sekoittua keskenään kohonneen lämpötilan ja paineen vaikutuksesta, mutta samalla pakkanen säilyy. yksi kokonaisuus. Ja nämä luvut ovat erittäin vaikuttavia: 3,5 miljoonaa kertaa korkeampi kuin paine, jonka koemme pinnalla, ja noin 6000 celsiusastetta korkeampi lämpötila.

Triolith-supertietokoneen tiedot osoittavat myös, että jopa 96 prosenttia (aiempia laskelmia korkeampi) Maan sisäisen ytimen massasta on todennäköisimmin rautaa. Loppuosa on nikkeliä ja muita kevyitä elementtejä.

Toinen mysteeri, joka voidaan ratkaista viimeaikaisen tutkimuksen ansiosta, on se, miksi seismiset aallot liikkuvat nopeammin napojen välillä eivätkä päiväntasaajan yli. Tätä ilmiötä kutsutaan usein anisotropiaksi. Tutkijat sanovat, että bcc-hilan käyttäytyminen raudassa äärimmäisissä Maan keskipisteelle tyypillisissä olosuhteissa voi olla riittävä laajamittaiseen anisotropiavaikutukseen, joka puolestaan ​​luo uuden kentän tutkijoille tulevaisuudessa.

On tärkeää huomata, että tämä oletus perustuu tiettyihin sisäisen tietokonesimulaatioihin dynaamisia prosesseja Maan ja muiden mallien perusteella laskentatulokset voivat vaihdella. Ennen kuin keksimme, kuinka sopivat tieteelliset instrumentit lasketaan niin syvälle, emme voi puhua täysin varmuudella laskelmien oikeellisuudesta. Ja kun otetaan huomioon lämpötila ja paine, joka siellä voi tapahtua, suoran todisteen saaminen planeetan ytimen toiminnasta voi olla meille täysin mahdotonta.

Ja kuitenkin, vaikeuksista huolimatta, on tärkeää jatkaa tällaista tutkimusta, koska heti kun voimme oppia lisää siitä, mitä planeetallamme todella tapahtuu, meillä on paremmat mahdollisuudet tietää, mitä tapahtuu seuraavaksi.

Henry Cavendish oli yksi ensimmäisistä, joka ehdotti, että maan keskustassa on tiheämpi alue. Hän onnistui laskemaan planeetan massan ja keskimääräisen tiheyden ja havaitsi, että se on paljon suurempi kuin kivien tiheys

Maan ydin on maan keskeisin, syvin osa, joka sijaitsee planeetan vaipan alla.
Se sijaitsee 2900 kilometrin syvyydessä. Pallon keskimääräinen säde on 3,5 tuhatta km. Maan kiinteän ytimen pinnalla lämpötila saavuttaa 6230±500 K (5960±500°C), keskellä tiheys on noin 12,5 t/m³, paine jopa 361 GPa (3,7 miljoonaa atm). Ytimen massa on 1,932 1024 kg. Aine, joka muodostaa Maan ytimen, lämmittää painetta (painovoimaa).

Henry Cavendish oli yksi ensimmäisistä, joka ehdotti, että maan keskustassa on tiheämpi alue. Hän onnistui laskemaan planeetan massan ja keskimääräisen tiheyden ja havaitsi, että se on paljon suurempi kuin maan pinnalle tulevien kivien tiheys.

Maan ytimestä on hyvin vähän tietoa, vaikka saatavilla olevakin saadaan epäsuorilla geofysikaalisilla tai geokemiallisilla menetelmillä. Ytimen aineesta ei ole vielä mahdollista ottaa näytteitä. Sen koostumusta ei suoraan tunneta. Oletettavasti se koostuu rauta-nikkeli-seoksesta, johon on sekoitettu muita siderofiilisiä alkuaineita.

Paksuus noin 2200 km, jonka välillä erotetaan joskus siirtymävyöhyke. Ytimen massa on 1,932 10 24 kg.

Ytimestä tiedetään hyvin vähän - kaikki tieto saadaan epäsuorilla geofysikaalisilla tai geokemiallisilla menetelmillä, ja kuvia ydinaineesta ei ole saatavilla, eikä niitä todennäköisesti saadakaan lähitulevaisuudessa. Tieteiskirjailijat ovat kuitenkin jo useaan otteeseen kuvailleet yksityiskohtaisesti matkaa maan ytimeen ja siellä piileviä lukemattomia rikkauksia. Toivolla ytimen aarteista on perusteita, sillä nykyaikaisten geokemiallisten mallien mukaan jalometallien ja muiden arvoalkuaineiden pitoisuus ytimessä on suhteellisen korkea.

Opiskelun historia

Todennäköisesti yhden ensimmäisistä olettamuksista lisääntyneen tiheyden alueen olemassaolosta Maan sisällä teki Henry Cavendish, joka laski Maan massan ja keskimääräisen tiheyden ja havaitsi, että se on paljon suurempi kuin esiin tulevien kivien tiheys. maan pinnalla.

Saksalainen seismologi E. Wiechert todisti olemassaolon vuonna 1897, ja syvyyden (2900 km) määritti vuonna 1910 amerikkalainen geofyysikko B. Gutenberg.

Samanlaisia ​​laskelmia voidaan tehdä metallimeteoriiteille, jotka ovat pienten planeettakappaleiden ytimien fragmentteja. Kävi ilmi, että ytimen muodostuminen niissä tapahtui paljon nopeammin, useiden miljoonien vuosien ajan.

Sorokhtinin ja Ushakovin teoria

Kuvattu malli ei ole ainoa. Joten Sorokhtinin ja Ushakovin mallin mukaan, joka on esitetty kirjassa "Maan kehitys", maan ytimen muodostumisprosessi kesti noin 1,6 miljardia vuotta (4 - 2,6 miljardia vuotta sitten). Kirjoittajien mukaan ytimen muodostuminen tapahtui kahdessa vaiheessa. Aluksi planeetta oli kylmä, eikä sen syvyyksissä ollut liikettä. Sitten se lämpeni radioaktiivisella hajoamisella niin paljon, että se alkoi sulaa metallista rautaa. Se alkoi virrata maan keskustaan, kun taas painovoiman erilaistumisesta johtuen vapautui suuri määrä lämpöä, ja ytimen erotusprosessi vain kiihtyi. Tämä prosessi eteni vain tiettyyn syvyyteen, jonka alapuolella aine oli niin viskoosia, että rauta ei voinut enää upota. Tämän seurauksena muodostui tiheä (raskas) rengasmainen kerros sulaa rautaa ja sen oksideja. Se sijaitsi Maan alkuperäisen "ytimen" kevyemmän aineen yläpuolella.

Miksi maapallon ydin ei jäähdy ja pysyy lämmitettynä noin 6000°C:een 4,5 miljardin vuoden ajan? Kysymys on äärimmäisen monimutkainen, johon tiede ei myöskään voi antaa 100% tarkkaa ja ymmärrettävää vastausta. Tähän on kuitenkin objektiivisia syitä.

Liikaa mysteeriä

Liiallinen, niin sanotusti, maan ytimen mysteeri liittyy kahteen tekijään. Ensinnäkin kukaan ei tiedä varmasti kuinka, milloin ja missä olosuhteissa se muodostui - se tapahtui proto-Maan muodostumisen aikana tai jo alkuvaiheessa muodostuneen planeetan olemassaolo on suuri mysteeri. Toiseksi on täysin mahdotonta saada näytteitä maan ytimestä - kukaan ei varmasti tiedä, mistä se koostuu. Lisäksi kaikki tieto, jonka tiedämme ytimestä, kerätään epäsuorien menetelmien ja mallien avulla.

Miksi maapallon ydin pysyy kuumana?

Yrittääksesi ymmärtää, miksi maapallon ydin ei jäähdy niin pitkään, sinun on ensin selvitettävä, mikä aiheutti sen lämpenemisen. Suolistomme, kuten minkä tahansa muun planeetan, ovat heterogeenisiä, ne ovat suhteellisen selvästi rajattuja kerroksia, joilla on eri tiheys. Mutta näin ei aina ollut: raskaat alkuaineet laskeutuivat hitaasti alas muodostaen sisä- ja ulkoytimen, kevyet pakotettiin ulos huipulle muodostaen vaipan ja maankuoren. Tämä prosessi etenee erittäin hitaasti ja siihen liittyy lämmön vapautumista. Tämä ei kuitenkaan ollut tärkein syy lämmitykseen. Maan koko massa painaa suurella voimalla sen keskustaa ja tuottaa noin 360 GPa:n (3,7 miljoonan ilmakehän) ilmiömäisen paineen, jonka seurauksena rauta-pii-nikkeliytimen sisältämät radioaktiiviset pitkäikäiset alkuaineet hajoavat. alkoi tapahtua, johon liittyi valtavat lämpöpäästöt.

Ylimääräinen lämmityslähde on kineettinen energia, joka syntyy eri kerrosten välisen kitkan seurauksena (jokainen kerros pyörii toisistaan ​​riippumatta): sisäydin ulomman kanssa ja ulompi vaipan kanssa.

Planeetan suolet (suhteet eivät täyty). Kolmen sisäkerroksen välinen kitka toimii lisälämmönlähteenä.

Edellä olevan perusteella voimme päätellä, että Maa ja erityisesti sen suolet ovat omavarainen kone, joka lämmittää itseään. Mutta näin luonnollisesti se ei voi jatkua ikuisesti: ytimen sisällä olevat radioaktiivisten alkuaineiden varastot ovat vähitellen häviämässä, eikä lämpötilaa ole enää jäljellä.

Kylmenee!

Itse asiassa jäähdytysprosessi on alkanut jo hyvin kauan sitten, mutta se etenee erittäin hitaasti - asteen murto-osassa vuosisadassa. Karkeiden arvioiden mukaan kestää vähintään 1 miljardi vuotta, ennen kuin ydin jäähtyy kokonaan ja pysäyttää kemialliset ja muut reaktiot siinä.

Lyhyt vastaus: Maa, ja erityisesti maan ydin, on omavarainen kone, joka lämmittää itseään. Planeetan koko massa painaa sen keskustaa tuottaen ilmiömäisen paineen ja käynnistäen siten radioaktiivisten alkuaineiden hajoamisprosessin, jonka seurauksena vapautuu lämpöä.

Maaplaneetallamme on kerrosrakenne ja se koostuu kolmesta pääosasta: maankuoresta, vaipasta ja ytimestä. Mikä on maan keskipiste? Ydin. Ytimen syvyys on 2900 km ja halkaisija noin 3,5 tuhatta km. Sisällä - hirviömäinen 3 miljoonan ilmakehän paine ja uskomattoman korkea lämpötila - 5000 ° C. Tiedemiehiltä kesti useita vuosisatoja saadakseen selville, mitä Maan keskustassa on. Jopa moderni teknologia ei voinut tunkeutua syvemmälle kuin kaksitoista tuhatta kilometriä. Kuolan niemimaalla sijaitsevan syvimmän reiän syvyys on 12 262 metriä. Kaukana maan keskipisteestä.

Maan ytimen löytämisen historia

Yksi ensimmäisistä, joka arvasi ytimen olemassaolon planeetan keskustassa, oli englantilainen fyysikko ja kemisti Henry Cavendish 1700-luvun lopulla. Fyysisten kokeiden avulla hän laski Maan massan ja määritti sen koon perusteella planeettamme aineen keskimääräisen tiheyden - 5,5 g / cm3. Tiheys tiedossa kiviä ja mineraaleja maankuoressa oli noin kaksi kertaa vähemmän. Tästä seurasi looginen oletus, että Maan keskustassa on tiheämmän aineen alue - ydin.

Vuonna 1897 saksalainen seismologi E. Wiechert, joka tutki seismologisten aaltojen kulkua maan sisäosien läpi, pystyi vahvistamaan oletuksen ytimen läsnäolosta. Ja vuonna 1910 amerikkalainen geofyysikko B. Gutenberg määritti sen sijainnin syvyyden. Myöhemmin syntyi myös hypoteeseja ytimen muodostumisprosessista. Oletetaan, että se muodostui raskaampien alkuaineiden asettumisen seurauksena keskelle, ja alun perin planeetan aine oli homogeeninen (kaasumainen).

Mistä ydin on tehty?

On melko vaikeaa tutkia ainetta, josta ei saada näytettä, jotta voidaan tutkia sen fysikaalisia ja kemiallisia parametreja. Tutkijoiden on vain oletettava tiettyjen ominaisuuksien olemassaolo sekä ytimen rakenne ja koostumus epäsuorien merkkien avulla. Erityisen hyödyllinen tutkimuksessa sisäinen rakenne Maa tutkii seismisten aaltojen etenemistä. Maapallon pinnan monissa kohdissa sijaitsevat seismografit tallentavat maankuoren tärinän aiheuttamien seismisten aaltojen nopeuden ja tyypit. Kaikki nämä tiedot antavat mahdollisuuden arvioida maan sisäistä rakennetta, mukaan lukien ydin.

Tähän mennessä tutkijat ehdottavat, että planeetan keskiosa on heterogeeninen. Mikä on maan keskellä? Vaipan vieressä oleva osa on nestemäinen ydin, joka koostuu sulasta aineesta. Ilmeisesti se sisältää raudan ja nikkelin seosta. Tämä ajatus johti tutkijat tutkimaan rautameteoriitteja, jotka ovat asteroidien ytimiä. Toisaalta saaduilla rauta-nikkeliseoksilla on suurempi tiheys kuin ytimen odotettu tiheys. Siksi monet tutkijat ovat taipuvaisia ​​olettamaan, että maan keskellä, ytimessä, on myös kevyempiä kemiallisia alkuaineita.

Nestemäisen ytimen läsnäolo ja planeetan pyöriminen oman geofysiikan akselinsa ympäri selittävät olemassaolon magneettikenttä. Tiedetään, että sähkömagneettinen kenttä johtimen ympärille syntyy, kun virta kulkee. Vaipan vieressä oleva sula kerros toimii tällaisena jättimäisenä virtaa kuljettavana johtimena.

Ytimen sisäosa on useiden tuhansien asteiden lämpötilasta huolimatta kiinteä. Tämä johtuu siitä, että paine planeetan keskustassa on niin korkea, että kuumat metallit muuttuvat kiinteiksi. Jotkut tutkijat ehdottavat, että kiinteä ydin koostuu vedystä, joka uskomattoman paineen ja valtavan lämpötilan vaikutuksesta muuttuu metallin kaltaiseksi. Siten, mikä on maan keskipiste, jopa geofyysikot eivät ole vieläkään varmoja. Mutta jos tarkastelemme asiaa matemaattisesta näkökulmasta, voimme sanoa, että maapallon keskipiste sijaitsee noin 6378 km. planeetan pinnalta.

Maan ytimessä on kaksi kerrosta, joiden välissä on rajavyöhyke: ytimen ulompi nestekuori saavuttaa 2266 kilometrin paksuuden, sen alla on massiivinen tiheä ydin, jonka halkaisija on arvioiden mukaan 1300 km. Siirtymävyöhykkeellä on epätasainen paksuus ja se kovettuu vähitellen siirtyen sisäytimeen. Ylemmän kerroksen pinnalla lämpötila on noin 5960 celsiusastetta, vaikka näitä tietoja pidetään likimääräisinä.

Ulkoytimen likimääräinen koostumus ja sen määritysmenetelmät

Maan ytimen edes ulkokerroksen koostumuksesta tiedetään hyvin vähän, koska näytteitä ei ole mahdollista saada tutkimukseen. Pääelementit, joista planeettamme ulkoydin voi koostua, ovat rauta ja nikkeli. Tutkijat tulivat tähän hypoteesiin meteoriittien koostumuksen analysoinnin seurauksena, koska ulkoavaruudesta vaeltajat ovat asteroidien ja muiden planeettojen ytimien fragmentteja.

Siitä huolimatta meteoriitteja ei voida pitää täysin identtisinä kemiallinen koostumus, koska alkuperäiset kosmiset kappaleet olivat kooltaan paljon pienempiä kuin maa. Pitkän tutkimuksen jälkeen tutkijat tulivat siihen tulokseen, että ydinaineen nestemäinen osa on erittäin laimennettu muilla alkuaineilla, mukaan lukien rikillä. Tämä selittää sen pienemmän tiheyden kuin rauta-nikkeliseokset.

Mitä tapahtuu planeetan ytimen ulkoosassa?

Ytimen ulkopinta vaipan rajalla on epähomogeeninen. Tutkijat ehdottavat, että sillä on erilainen paksuus, mikä muodostaa eräänlaisen sisäisen helpotuksen. Tämä johtuu heterogeenisten syväaineiden jatkuvasta sekoittumisesta. Niiden kemiallinen koostumus on erilainen ja niillä on myös erilaiset tiheydet, joten ytimen ja vaipan välisen rajan paksuus voi vaihdella 150 - 350 km.

Menneiden vuosien fantasistit kuvasivat teoksissaan matkaa maan keskipisteeseen syvien luolien ja maanalaisten käytävien kautta. Onko se todella mahdollista? Valitettavasti ytimen pinnan paine ylittää 113 miljoonaa ilmakehää. Tämä tarkoittaa, että mikä tahansa luola "paiskautuisi" tiukasti jopa vaipan lähestymisvaiheessa. Tämä selittää, miksi planeetallamme ei ole edes 1 km syvempiä luolia.

Miten ytimen ulkokerrosta tutkitaan?

Tiedemiehet voivat arvioida, miltä ydin näyttää ja mistä se koostuu seuraamalla seismistä aktiivisuutta. Joten esimerkiksi havaittiin, että ulompi ja sisäkerros pyörivät eri suuntiin magneettikentän vaikutuksesta. Maan ytimessä on edelleen kymmeniä ratkaisemattomia mysteereitä ja se odottaa uusia perustavanlaatuisia löytöjä.

Maa yhdessä muiden ruumiiden kanssa aurinkokunta muodostuu kylmästä kaasu- ja pölypilvestä sen ainesosien kertymisen kautta. Planeetan ilmestymisen jälkeen alkoi sen täysin uusi kehitysvaihe, jota tieteessä yleensä kutsutaan pregeologiseksi.
Jakson nimi johtuu siitä, että varhaisimmat todisteet menneistä prosesseista - magmaiset tai vulkaaniset kivet - ovat enintään 4 miljardia vuotta vanhoja. Vain tiedemiehet voivat nykyään tutkia niitä.
Maan kehityksen esigeologinen vaihe on edelleen täynnä monia mysteereitä. Se kattaa 0,9 miljardin vuoden ajanjakson, ja sille on ominaista laaja vulkanismin ilmentymä planeetalla kaasujen ja vesihöyryn vapautuessa. Juuri tähän aikaan alkoi maapallon kerrostumisprosessi pääkuoriksi - ytimeen, vaippaan, kuoreen ja ilmakehään. Oletetaan, että tämä prosessi johtui planeettamme voimakkaasta meteoriittipommituksesta ja sen yksittäisten osien sulamisesta.
Yksi maapallon historian tärkeimmistä tapahtumista oli sen sisäisen ytimen muodostuminen. Tämä tapahtui luultavasti planeetan esigeologisessa kehitysvaiheessa, jolloin kaikki aine jaettiin kahteen päägeosfääriin - ytimeen ja vaippaan.
Valitettavasti maan ytimen muodostumisesta ei ole vielä olemassa luotettavaa teoriaa, joka vahvistettaisiin vakavalla tieteellisellä tiedolla ja todisteilla. Miten maan ydin muodostui? Tähän kysymykseen tutkijat tarjoavat kaksi päähypoteesia.
Ensimmäisen version mukaan aine heti Maan muodostumisen jälkeen oli homogeeninen.
Se koostui kokonaan mikrohiukkasista, joita voidaan havaita nykyään meteoriiteissa. Mutta tietyn ajan kuluttua tämä alun perin homogeeninen massa jaettiin raskaaseen ytimeen, jossa kaikki rauta oli lasitettu, ja kevyempään silikaattivaippaan. Toisin sanoen sulan raudan pisarat ja sitä seuranneet raskaat kemialliset yhdisteet asettuivat planeettamme keskelle ja muodostivat sinne ytimen, joka on säilynyt suurelta osin sulana tähän päivään asti. Raskaiden alkuaineiden pyrkiessä Maan keskustaan, kevyet kuonat päinvastoin leijuivat ylös - planeetan ulompiin kerroksiin. Nykyään nämä kevyet alkuaineet muodostavat ylemmän vaipan ja maankuoren.
Miksi tällainen aineen erilaistuminen tapahtui? Uskotaan, että heti muodostumisprosessin päätyttyä maapallo alkoi lämmetä intensiivisesti pääasiassa hiukkasten painovoiman kertymisen prosessissa vapautuneen energian sekä radioaktiivisen hajoamisen energian vuoksi. yksittäisiä kemiallisia alkuaineita.
Planeetan lisäkuumenemista ja rauta-nikkeliseoksen muodostumista, joka merkittävän ominaispainonsa vuoksi laskeutui vähitellen Maan keskustaan, helpotti väitetty meteoriittipommitukset.
Tämä hypoteesi kohtaa kuitenkin joitain vaikeuksia. Esimerkiksi ei ole täysin selvää, kuinka rauta-nikkeli-seos voi jopa nestemäisessä tilassa uppoaa yli tuhat kilometriä ja saavuttaa planeetan ytimen alueen.
Toisen hypoteesin mukaan Maan ydin muodostui rautameteoriiteista, jotka törmäsivät planeetan pintaan, ja myöhemmin se kasvoi kivimeteoriittien silikaattikuorella ja muodosti vaipan.

Tässä hypoteesissa on vakava virhe. Tässä tilanteessa ulkoavaruudessa rauta- ja kivimeteoriittien tulisi olla erikseen. Nykyaikaiset tutkimukset osoittavat, että rautameteoriitteja olisi voinut syntyä vain merkittävän paineen alaisena hajoaneen planeetan suolistossa eli aurinkokuntamme ja kaikkien planeettojen muodostumisen jälkeen.
Ensimmäinen versio näyttää loogisemmalta, koska se tarjoaa dynaamisen rajan Maan ytimen ja vaipan välille. Tämä tarkoittaa, että aineen erottamisprosessi niiden välillä voisi jatkua planeetalla hyvin pitkään, mikä vaikuttaa suuresti Maan jatkokehitykseen.
Jos siis otetaan perustana ensimmäinen hypoteesi planeetan ytimen muodostumisesta, niin aineen erilaistumisprosessi kesti noin 1,6 miljardia vuotta. Painovoiman erilaistumisesta ja radioaktiivisesta hajoamisesta johtuen aineen erottuminen varmistettiin.
Raskaat elementit upposivat vain syvyyteen, jonka alapuolella aine oli niin viskoosia, ettei rauta voinut enää upota. Tämän prosessin seurauksena muodostui erittäin tiheä ja raskas rengasmainen kerros sulaa rautaa ja sen oksideja. Se sijaitsi planeettamme alkuytimen kevyemmän aineen yläpuolella. Lisäksi Maan keskustasta puristettiin ulos kevyt silikaattiaine. Lisäksi se pakotettiin ulos päiväntasaajalla, mikä ehkä merkitsi planeetan epäsymmetrian alkua.
Oletetaan, että Maan rautaytimen muodostumisen aikana planeetan tilavuus väheni merkittävästi, minkä seurauksena sen pinta on pienentynyt tähän mennessä. Pintaan "pintautuneet" kevyet alkuaineet ja niiden yhdisteet muodostivat ohuen primaarisen kuoren, joka, kuten kaikki maanpäällisen ryhmän planeetat, koostui vulkaanisista basalteista, joita ylhäältä peitti sedimenttikerros.
Eläviä geologisia todisteita maan ytimen ja vaipan muodostumiseen liittyvistä menneistä prosesseista ei kuitenkaan ole mahdollista löytää. Kuten jo todettiin, maapallon vanhimmat kivet ovat noin 4 miljardia vuotta vanhoja. Todennäköisesti planeetan evoluution alussa korkeiden lämpötilojen ja paineiden vaikutuksesta primaariset basaltit muodostivat, sulaivat ja muuttuivat meille tuntemiksi graniitti-gneissikiviksi.
Mikä on planeettamme ydin, joka syntyi luultavasti Maan kehityksen varhaisessa vaiheessa? Se koostuu ulko- ja sisäkuorista. Tieteellisten oletusten mukaan 2900-5100 km syvyydessä on ulompi ydin, joka fyysiset ominaisuudet lähestyy nestettä.
Ulkoydin on sulan raudan ja nikkelin virta, joka on hyvä sähkönjohdin. Juuri tähän ytimeen tiedemiehet yhdistävät maan magneettikentän alkuperän. Maan keskustaan ​​jäävän 1 270 km:n etäisyyden täyttää sisäydin, josta 80 % on rautaa ja 20 % piidioksidia.
Sisäydin on kova ja korkea lämpötila. Jos ulompi on suoraan yhteydessä vaippaan, niin maan sisäydin on olemassa itsestään. Sen kovuuden korkeista lämpötiloista huolimatta varmistaa planeetan keskellä oleva jättimäinen paine, joka voi nousta 3 miljoonaan ilmakehään.
Tämän seurauksena monet kemialliset alkuaineet siirtyvät metalliseen tilaan. Siksi on jopa ehdotettu, että maan sisäydin koostuu metallista vedystä.
Tiheällä sisäytimellä on vakava vaikutus planeettamme elämään. Siihen on keskittynyt planeetan gravitaatiokenttä, joka estää kevyiden kaasukuorten, Maan hydrosfäärin ja geosfäärin kerrosten hajoamisen.
Todennäköisesti tällainen kenttä on ollut tyypillinen ytimelle planeetan muodostumisesta lähtien, oli se sitten mikä tahansa sen kemiallinen koostumus ja rakenne. Se vaikutti muodostuneiden hiukkasten supistumiseen keskelle.
Siitä huolimatta ytimen alkuperä ja Maan sisäisen rakenteen tutkimus on kiireellisin ongelma tutkijoille, jotka ovat tiiviisti mukana planeettamme geologisen historian tutkimuksessa. Lopullinen ratkaisu tähän kysymykseen on vielä hyvin kaukana. Erilaisten ristiriitojen välttämiseksi moderni tiede hypoteesi hyväksytään, että ytimen muodostumisprosessi alkoi tapahtua samanaikaisesti Maan muodostumisen kanssa.

MOSKVA, 12. helmikuuta - RIA Novosti. Amerikkalaiset geologit sanovat, että Maan sisäydin ei olisi voinut syntyä 4,2 miljardia vuotta maapallosta siinä muodossa kuin tiedemiehet sen nykyään kuvittelevat, koska tämä on mahdotonta fysiikan näkökulmasta lehdessä julkaistun artikkelin mukaan. EPS-kirjeet.

"Jos nuoren maan ydin koostuisi kokonaan puhtaasta, homogeenisesta nesteestä, niin sisäistä ydintä ei periaatteessa pitäisi olla olemassa, koska tämä aine ei voinut jäähtyä niihin lämpötiloihin, joissa sen muodostuminen oli mahdollista. Näin ollen tässä tapauksessa ydin voi olla koostumukseltaan heterogeeninen, ja herää kysymys, kuinka siitä tuli sellainen. Tämä on paradoksi, jonka löysimme ", sanoo James van Orman (James Van Orman) Case Western Reserve -yliopistosta Clevelandissa (USA).

Kaukaisessa menneisyydessä Maan ydin oli täysin nestemäistä, eikä se koostunut kahdesta tai kolmesta kerroksesta, kuten jotkut geologit nykyään ehdottavat - sisäisestä metalliytimestä ja sitä ympäröivästä raudan ja kevyempien elementtien sulasta.

Tässä tilassa ydin jäähtyi nopeasti ja menetti energiaa, mikä johti sen synnyttämän magneettikentän heikkenemiseen. Jonkin ajan kuluttua tämä prosessi saavutti tietyn kriittisen pisteen, ja ytimen keskiosa "jäätyi" muuttuen kiinteäksi metalliytimeksi, johon liittyi magneettikentän voimakkuuden nousu ja kasvu.

Tämän siirtymän aika on geologeille äärimmäisen tärkeä, koska sen avulla voimme arvioida karkeasti, kuinka nopeasti Maan ydin jäähtyy tänään ja kuinka kauan planeettamme magneettinen "kilpi" kestää, suojaten meitä kosmisten säteiden vaikutukselta. Maan ilmakehä - aurinkotuulesta.

Nyt, kuten Van Orman huomauttaa, useimmat tutkijat uskovat, että tämä tapahtui Maan elämän ensimmäisinä hetkinä johtuen ilmiöstä, jonka analogia löytyy planeetan ilmakehästä tai pikaruokaravintoloiden soodakoneista.

Fyysikot havaitsivat kauan sitten, että jotkin nesteet, mukaan lukien vesi, pysyvät nesteinä selvästi jäätymisen alapuolella, ellei sisällä ole epäpuhtauksia, mikroskooppisia jääkiteitä tai voimakasta tärinää. Jos sitä on helppo ravistaa tai pudottaa siihen pölyhiukkanen, tällainen neste jäätyy melkein välittömästi.

Jotain vastaavaa tapahtui geologien mukaan noin 4,2 miljardia vuotta sitten Maan ytimen sisällä, kun osa siitä yhtäkkiä kiteytyi. Van Orman ja hänen kollegansa yrittivät toistaa tämän prosessin käyttämällä tietokonemalleja planeetan sisätiloista.

Nämä laskelmat osoittivat odottamatta, että maan sisäytimen ei pitäisi olla olemassa. Kävi ilmi, että sen kivien kiteytysprosessi eroaa hyvin paljon siitä, miten vesi ja muut alijäähtyneet nesteet käyttäytyvät - tämä vaatii valtavan lämpötilaeron, yli tuhat kelviniä ja vaikuttavan koon "pölyjyvää", jonka halkaisijan tulisi olla noin 20-45 kilometriä.

Tämän seurauksena kaksi skenaariota ovat todennäköisimpiä - joko planeetan ytimen olisi pitänyt jäätyä kokonaan tai sen olisi silti pysynyt täysin nestemäisenä. Molemmat eivät pidä paikkaansa, koska maapallolla on sisäinen kiinteä ja ulompi nesteydin.

Toisin sanoen tutkijoilla ei ole vielä vastausta tähän kysymykseen. Van Orman ja hänen kollegansa kutsuvat kaikkia Maan geologeja pohtimaan, kuinka riittävän suuri "pala" rautaa voisi muodostua planeetan vaippaan ja "hukkua" sen ytimeen, tai löytää jokin muu mekanismi, joka selittäisi sen jakautumisen kaksi osaa.

Brittitutkijat ovat koonneet uuden mallin maan ytimessä tapahtuvista prosesseista. Se eroaa jonkin verran perinteisestä, jonka mukaan ydin jäähtyy vähitellen. Tutkijat havaitsivat, että joissakin paikoissa se päinvastoin lämpenee, koska sen vuorovaikutus kuoren ja vaipan kanssa on aktiivisempaa. Miten tämä voi vaikuttaa maan pinnan asukkaisiin?

On huomattava, että planeettamme keskustassa sijaitseva aine, jota kutsutaan ytimeksi, on hyvin salaperäinen asia. Ja kaikki siksi, että kuten ymmärrät, yksikään tiedemies ei ole koskaan pitänyt pienintäkään ydinmateriaalinäytettä käsissään. Nykyaikaisilla tekniikoilla sitä ei ole mahdollista erottaa, koska ydin sijaitsee 2900 km:n syvyydessä pinnasta, ja suurin syvyys, johon tutkijat onnistuivat poraamaan planeettamme kuoren, on 12 km. 290 metriä (tämä on Maersk Oil BD-04A -öljylähteen syvyys, joka sijaitsee Al Shaheenin öljyaltaassa Qatarissa).

Siksi tähän asti tietomme siitä, mikä on maan sydämessä, on hyvin likimääräistä. Oletetaan, että ydin koostuu rauta-nikkeli-seoksesta, johon on sekoitettu muita rautaan liittyviä alkuaineita. Ydinpallon keskimääräinen säde on noin 3,5 tuhatta km (joka on noin kaksi kertaa Kuun koko) ja sen massa on noin 1,932 × 10 24 kg. Tässä tapauksessa ydin on jaettu kiinteään sisäiseen, jonka säde on noin 1300 km, ja nestemäiseen ulompaan, jonka säde on noin 2200 km, jonka välillä joidenkin tutkijoiden mukaan on siirtymävyöhyke.

Perinteisesti uskotaan, että sellaisessa syvyydessä olosuhteet ovat todella helvettiläiset: lämpötila ytimen keskellä saavuttaa 5000º C, aineen tiheys siellä on noin 12,5 t / m³ ja paine saavuttaa 361 GPa. Tästä seuraa, että yleensä hauraiden elävien olentojen on pysyttävä kaukana ytimestä. Samaan aikaan kiinnostus tähän aineeseemme on melko suuri. Eikä ollenkaan, koska geokemistien mukaan jopa 90% kaikista jalometalleista on keskittynyt planeetan keskialueelle. Tosiasia on, että se on ydin, joka myötävaikuttaa aineen aktiiviseen liikkumiseen Maan seuraavassa kerroksessa, vaipassa (ns. vaipan konvektio, lue siitä lisää artikkelista "Vulkaanit - ahdistuksen taso kasvaa "), joka "tulee ympäriinsä" pinnalla sellaisten meille epämiellyttävien ilmiöiden kanssa, kuten maanjäristykset, tulivuorenpurkaukset.

Lisäksi uskotaan, että ydin synnyttää Maan magneettikentän, jonka merkitystä planeettamme elämälle (ja elämälle sillä) voidaan tuskin yliarvioida. "Maan magnetosfäärin luonne on edelleen mysteeri. Emme voi mennä Maan keskustaan ​​ja ottaa sieltä näytteitä. Voimme luottaa vain pinnan lähellä tehtyihin epäsuoriin mittauksiin ja teoreettisiin malleihin, jotka voivat paljastaa, mitä ytimessä tapahtuu ", sanoo yksi tutkimukseen osallistuvista tutkijoista. ytimessä ja sen ympäristössä tapahtuvia prosesseja, geofyysikko Jon Mound Leedsin yliopistosta (Iso-Britannia).

Äskettäin Mound-ryhmä, analysoituaan joitakin viime vuosien tietoja, esitteli erittäin mielenkiintoisen mallin uusinta tekniikkaa ytimiä. Perinteisesti uskottiin, että noin 4,5 miljardia vuotta sitten syntyneen maan ydin oli ensin kuuma ja alkoi sitten hitaasti jäähtyä (tämä prosessi jatkuu tähän päivään asti). Tämän ytimen "jäätymisen" aikana vapautuva lämpö nousee konvektion aikana vaipan läpi kuoreen asti - on loogista olettaa, että vaipan lämpimämpi ja vastaavasti vähemmän tiheä aine nousee pintaan, kun taas kylmempi ja raskaampi vajoaa ytimeen. Juuri näiden virtojen, yhdistettynä itse planeetan pyörimiseen, uskotaan ruokkivan Maan "sisäisen dynamon" työtä, joka luo sen magneettikentän.

Mound ja hänen kollegansa tulivat kuitenkin siihen tulokseen, että kaikki ei ole niin yksinkertaista. Heidän mallinsa mukaan ytimessä voi tapahtua myös käänteinen prosessi, joka johtaa paitsi sen jäähtymiseen, myös tämän aineen kuumenemiseen ja jopa sulamiseen. He ottivat työssään huomioon sekä konvektioprosessin ominaisuudet että uusimmat seismiset tiedot. Tuloksena syntyi erittäin mielenkiintoinen kuva: Mound-mallin mukaan lämmön virtaus ytimen ja vaipan välisellä rajalla voi saada hyvinkin erilaisen luonteen, riippuen vaippakerroksen rakenteesta. Joillakin maapallon alueilla, joissa tämä kerros on jo ylikuumentunut, tämä johtaa siihen, että lämpöenergia näyttää "heijastuvan" vaipasta ja palaa takaisin ytimeen ja lopulta sulattaa sen.

Erityisesti sellaisella seismisellä aktiivisella alueella kuin Tyynenmeren tulivuoren tulirengas (alkaa Kamtšatkan niemimaalta, kulkee sitten Kurilien, Japanin, Filippiinien saarten läpi Uuteen-Guineaan, Salomonsaarille, Uuteen-Seelantiin, Etelämantereen luoteeseen, Tierra del Fuegon saarille ja palaamalla Andien, Cordilleran ja Aleutin saarten kautta uudelleen Kamtšatkaan.), jossa valtameren kuori vajoaa vaippaan, paksu kerros kiinteitä litosfäärilevyjä ottaa lämmön pois vaipasta ja jäähdyttää sitä. Tämän seurauksena jäähdytetty vaippa alkaa vetää lämpöä itse ytimestä. Siksi yllä kuvatun alueen alla oleva osa jatkaa tällä hetkellä jäähtymistä.

Mutta Afrikan ja Keski-Tyynenmeren laajoilla alueilla havaitaan täysin erilainen kuva. Siellä vaipan lämpötila on paljon korkeampi, koska päällys Maankuori ei ota pois, vaan päinvastoin, antaa hänelle lämpöä. Tämän seurauksena vaippa, joka toimii jättilämpöeristeenä, aiheuttaa ytimestä tulevan infrapunasäteilyn heijastuksen (koska lämpödynamiikan toisen lain mukaan lämpö voi siirtyä vain kuumemmasta kappaleesta vähemmän kuumennettuun, mutta ei koskaan paheeksi päinvastoin), mikä aiheuttaa maapallon keskikerroksen kuumenemisen ja sitä seuraavan sulamisen.

Joten käy ilmi, että ytimen ja vaipan välinen vuorovaikutus on paljon monimutkaisempi kuin perinteisessä mallissa kuvatut. Mutta ytimen lämpötilan ja sen tiheyden muutoksen täytyy välttämättä vaikuttaa magneettikentän tilaan. Ehkä jotkut vielä selittämättömät planeettamme magnetosfäärissä esiintyvät häiriöt (ns. geomagneettiset myrskyt) liittyvät vain ytimen epätasaiseen jäähtymiseen? On myös mahdollista, että ydinvaipan vuorovaikutus voi vaikuttaa aktiivisemmin planeettamme pinnalla tapahtuviin globaaleihin prosesseihin, kuten ilmastonmuutokseen.