Forskere ser ut til å ha en ny forklaring på hvorfor jordens kjerne forblir solid, til tross for at temperaturen er høyere enn temperaturen på soloverflaten. Det viser seg at dette kan skyldes atomarkitekturen til den krystalliserte jern-"kulen" som ligger i sentrum av planeten vår.

Forskerne antyder at jordens kjerne kan være preget av en aldri tidligere sett atomtilstand som gjør at den tåler de utrolige temperaturene og trykket som er karakteristiske, ifølge beregninger, for planetens sentrum. Hvis forskere har rett på dette punktet, kan dette bidra til å løse et annet mysterium som har hjemsøkt i flere tiår.

Et team av forskere ved Sveriges Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm brukte Triolith, en av landets kraftigste superdatamaskiner, for å simulere en atomprosess som kan finne sted rundt 6400 kilometer under jordens overflate. Som med alle andre metaller, kan jernets atomstruktur endres under påvirkning av endringer i temperatur og trykk. Ved romtemperatur og ved normalt trykk er jern i den såkalte kroppssentrerte kubikkfasen (BCC). krystallgitter. Under høyt trykk forvandles imidlertid gitteret til en sekskantet tettpakket fase. Disse begrepene beskriver arrangementet av atomer i krystallgitteret til et metall, som igjen er ansvarlige for dets styrke og andre egenskaper, for eksempel om metallet i dette tilfellet forblir i fast tilstand eller ikke.

Tidligere trodde man at den faste, krystalliserte tilstanden til jern i jordens kjerne skyldes at det er i den sekskantede tettpakkede fasen av krystallgitteret, siden forholdene for bcc er for ustabile her. En ny studie kan imidlertid indikere at miljøet i sentrum av planeten vår faktisk herder og kondenserer tilstanden til BCC, og ikke ødelegger det.

"Under forholdene til jordens kjerne demonstrerer bcc-gitteret av jern et tidligere usett mønster av atomdiffusjon. Bcc-fasen går under mottoet "What does not kill me makes me stronger." Ustabilitet kan avbryte bcc-fasen ved lave temperaturer, men høye temperaturer øker tvert imot stabiliteten til denne fasen, sier hovedforsker Anatoly Belonoshko.

Som en analogi økt aktivitet atomer i jern i midten av jorden Belonoshko gir en kortstokk med stokkende kort, der atomer (representert av kort) konstant og veldig raskt kan blande seg med hverandre under påvirkning av forhøyet temperatur og trykk, men samtidig forblir kortstokken en enkelt helhet. Og disse tallene er veldig imponerende: 3,5 millioner ganger høyere enn trykket vi opplever på overflaten, og omtrent 6000 grader Celsius høyere temperatur.

Data fra superdatamaskinen Triolith viser også at opptil 96 prosent (høyere enn tidligere beregninger) av massen til jordens indre kjerne mest sannsynlig er jern. Resten er nikkel og andre lette elementer.

Et annet mysterium som kan løses takket være nyere forskning er hvorfor seismiske bølger beveger seg raskere mellom polene og ikke over ekvator. Dette fenomenet blir ofte referert til som anisotropi. Forskerne sier at oppførselen til bcc-gitteret i jern under ekstreme forhold som er typiske for jordens sentrum kan være tilstrekkelig for en storskala anisotropieffekt, som igjen skaper et annet felt for forskere å studere i fremtiden.

Det er viktig å merke seg at denne antakelsen er basert på spesifikke datasimuleringer av interne dynamiske prosesser Jorden, og basert på andre modeller, kan beregningsresultatene variere. Før vi finner ut hvordan vi kan senke de passende vitenskapelige instrumentene til en slik dybde, vil vi ikke kunne snakke med absolutt sikkerhet om riktigheten av beregningene. Og gitt temperaturen og trykket som kan finne sted der, kan det være helt umulig for oss å få direkte bevis på aktiviteten til planetens kjerne.

Og likevel, til tross for vanskelighetene, er det viktig å fortsette slik forskning, for så snart vi kan lære mer om hva som virkelig skjer inne på planeten vår, vil vi ha en bedre sjanse til å vite hva som vil skje videre.

En av de første som antydet at det er et område med økt tetthet i midten av jorden var Henry Cavendish. Han klarte å beregne massen og gjennomsnittlig tetthet til planeten og fant ut at den er mye større enn tettheten til bergartene

Jordens kjerne er den sentrale, dypeste delen av jorden, som ligger under planetens mantel.
Den ligger på en dybde på 2900 km. Gjennomsnittlig radius av sfæren er 3,5 tusen km. Temperaturen på overflaten av jordens faste kjerne når 6230±500 K (5960±500°C), i midten er tettheten omtrent 12,5 t/m³, trykket er opp til 361 GPa (3,7 millioner atm). Massen til kjernen er 1.932 1024 kg. Stoffet som utgjør jordens kjerne varmer opp trykket (tyngdekraften).

En av de første som antydet at det er et område med økt tetthet i midten av jorden var Henry Cavendish. Han klarte å beregne massen og gjennomsnittlig tetthet til planeten og fant ut at den er mye større enn tettheten til bergartene som kommer til jordens overflate.

Det er svært lite informasjon om jordens kjerne, selv det som er tilgjengelig er oppnådd ved indirekte geofysiske eller geokjemiske metoder. Det er ennå ikke mulig å ta prøver av stoffet i kjernen. Sammensetningen er ikke direkte kjent. Antagelig består den av en jern-nikkel-legering med en blanding av andre siderofile elementer.

Med en tykkelse på ca. 2200 km, mellom hvilke en overgangssone noen ganger skilles. Massen til kjernen er 1,932 10 24 kg.

Svært lite er kjent om kjernen - all informasjon innhentes ved indirekte geofysiske eller geokjemiske metoder, og bilder av kjernestoffet er ikke tilgjengelig, og vil neppe bli innhentet i overskuelig fremtid. Imidlertid har science fiction-forfattere allerede flere ganger beskrevet i detalj reisen til jordens kjerne og de utallige rikdommene som er skjult der. Håpet om kjernens skatter har noen grunner, siden innholdet av edelmetaller og andre verdifulle grunnstoffer ifølge moderne geokjemiske modeller er relativt høyt i kjernen.

Studiehistorie

Sannsynligvis en av de første antakelsene om eksistensen av et område med økt tetthet inne i jorden ble gjort av Henry Cavendish, som beregnet massen og gjennomsnittlig tetthet til jorden og fant ut at den er mye større enn tettheten som er karakteristisk for bergarter som dukker opp på jordens overflate.

Eksistensen ble bevist i 1897 av den tyske seismologen E. Wiechert, og dybden (2900 km) ble bestemt i 1910 av den amerikanske geofysikeren B. Gutenberg.

Lignende beregninger kan gjøres for metalliske meteoritter, som er fragmenter av kjernene til små planetariske legemer. Det viste seg at dannelsen av kjernen i dem skjedde mye raskere, over en tid i størrelsesorden flere millioner år.

Teori om Sorokhtin og Ushakov

Den beskrevne modellen er ikke den eneste. Så, ifølge modellen til Sorokhtin og Ushakov, presentert i boken "Earth Development", strakte prosessen med dannelsen av jordens kjerne seg i omtrent 1,6 milliarder år (fra 4 til 2,6 milliarder år siden). Ifølge forfatterne skjedde dannelsen av kjernen i to stadier. Til å begynne med var planeten kald, og det var ingen bevegelse i dypet. Deretter ble den varmet opp av radioaktivt forfall nok til å begynne å smelte metallisk jern. Det begynte å strømme til jordens sentrum, mens på grunn av gravitasjonsdifferensiering ble en stor mengde varme frigjort, og prosessen med separasjon av kjernen bare akselererte. Denne prosessen gikk bare til en viss dybde, under hvilken stoffet var så tyktflytende at jernet ikke lenger kunne synke. Som et resultat ble det dannet et tett (tungt) ringformet lag av smeltet jern og dets oksid. Det var plassert over det lettere stoffet i den opprinnelige "kjernen" av jorden.

Hvorfor kjøles ikke jordens kjerne ned og forblir oppvarmet til en temperatur på omtrent 6000°C i 4,5 milliarder år? Spørsmålet er ekstremt komplekst, og vitenskapen kan dessuten ikke gi et 100 % nøyaktig og forståelig svar på. Det er imidlertid objektive grunner til dette.

For mye mystikk

Overdreven, så å si, er mysteriet om jordens kjerne forbundet med to faktorer. For det første vet ingen sikkert hvordan, når og under hvilke omstendigheter den ble dannet - det skjedde under dannelsen av proto-jorden eller allerede på tidlige stadier eksistensen av en dannet planet er et stort mysterium. For det andre er det absolutt umulig å få prøver fra jordens kjerne – ingen vet sikkert hva den består av. Dessuten er all data vi vet om kjernen samlet inn ved indirekte metoder og modeller.

Hvorfor forblir jordens kjerne varm?

For å prøve å forstå hvorfor jordens kjerne ikke kjøles ned i så lang tid, må du først finne ut hva som fikk den til å varme opp i utgangspunktet. Våre tarmer, som enhver annen planet, er heterogen, de er relativt tydelig avgrensede lag med forskjellige tettheter. Men dette var ikke alltid tilfelle: de tunge elementene sank sakte ned og dannet den indre og ytre kjernen, de lette ble tvunget ut til toppen og dannet mantelen og jordskorpen. Denne prosessen går ekstremt sakte og er ledsaget av frigjøring av varme. Dette var imidlertid ikke hovedårsaken til oppvarmingen. Hele jordens masse presser med stor kraft på midten, og produserer et fenomenalt trykk på omtrent 360 GPa (3,7 millioner atmosfærer), som et resultat av forfallet av radioaktive langlivede elementer inneholdt i jern-silisium-nikkel-kjernen begynte å oppstå, som ble ledsaget av kolossale varmeutslipp .

En ekstra varmekilde er kinetisk energi generert som et resultat av friksjon mellom forskjellige lag (hvert lag roterer uavhengig av det andre): den indre kjernen med den ytre og den ytre med mantelen.

Innvollene på planeten (proporsjonene er ikke oppfylt). Friksjon mellom de tre indre lagene fungerer som en ekstra varmekilde.

Basert på ovenstående kan vi konkludere med at jorden og spesielt tarmene er en selvforsynt maskin som varmer seg selv. Men det kan ikke fortsette så naturlig for alltid: Lagrene av radioaktive grunnstoffer inne i kjernen forsvinner sakte og det vil ikke være noe igjen for å opprettholde temperaturen.

Det begynner å bli kaldt!

Faktisk har kjøleprosessen allerede begynt for veldig lenge siden, men den går ekstremt sakte – med en brøkdel av en grad per århundre. Ifølge grove anslag vil det ta minst 1 milliard år før kjernen avkjøles helt og stopper kjemiske og andre reaksjoner i den.

Kort svar: Jorden, og spesielt jordens kjerne, er en selvforsynt maskin som varmer seg selv. Hele massen av planeten presser på midten, produserer fenomenalt trykk og starter dermed prosessen med forfall av radioaktive elementer, som et resultat av at varme frigjøres.

Vår planet Jorden har en lagdelt struktur og består av tre hoveddeler: jordskorpen, mantelen og kjernen. Hva er jordens sentrum? Cellekjernen. Dybden av kjernen er 2900 km, og diameteren er omtrent 3,5 tusen km. Inne - et monstrøst trykk på 3 millioner atmosfærer og en utrolig høy temperatur - 5000 ° C. For å finne ut hva som er i midten av jorden, tok det forskere flere århundrer. Til og med moderne teknologi kunne ikke trenge dypere enn tolv tusen kilometer. Det dypeste borehullet, som ligger på Kolahalvøya, har en dybde på 12 262 meter. Langt fra jordens sentrum.

Historien om oppdagelsen av jordens kjerne

En av de første som gjettet om tilstedeværelsen av en kjerne i sentrum av planeten var den engelske fysikeren og kjemikeren Henry Cavendish på slutten av 1700-tallet. Ved hjelp av fysiske eksperimenter beregnet han jordens masse og, basert på størrelsen, bestemte den gjennomsnittlige tettheten av stoffet på planeten vår - 5,5 g / cm3. Tetthet kjent steiner og mineraler i jordskorpen viste seg å være omtrent to ganger mindre. Fra dette fulgte en logisk antakelse om at i midten av jorden er det et område med tettere materie - kjernen.

I 1897 kunne den tyske seismologen E. Wiechert, som studerte passasjen av seismologiske bølger gjennom de indre delene av jorden, bekrefte antagelsen om tilstedeværelsen av en kjerne. Og i 1910 bestemte den amerikanske geofysikeren B. Gutenberg dybden på beliggenheten. Deretter ble hypoteser om prosessen med dannelse av kjernen også født. Det antas at det ble dannet som et resultat av setningen av tyngre elementer til sentrum, og opprinnelig var planetens substans homogen (gassformet).

Hva er kjernen laget av?

Det er ganske vanskelig å studere et stoff hvis prøve ikke kan oppnås for å studere dets fysiske og kjemiske parametere. Forskere må bare anta tilstedeværelsen av visse egenskaper, samt strukturen og sammensetningen av kjernen ved indirekte tegn. Spesielt nyttig i forskning intern struktur Jorden studerer forplantningen av seismiske bølger. Seismografer, som ligger på mange punkter på planetens overflate, registrerer hastigheten og typene av passerende seismiske bølger som oppstår fra skjelvinger i jordskorpen. Alle disse dataene gjør det mulig å bedømme jordens indre struktur, inkludert kjernen.

Til dags dato antyder forskere at den sentrale delen av planeten er heterogen. Hva er i midten av jorden? Delen ved siden av mantelen er en flytende kjerne, bestående av smeltet materiale. Tilsynelatende inneholder den en blanding av jern og nikkel. Denne ideen førte forskere til studiet av jernmeteoritter, som er deler av asteroidekjerner. På den annen side har de oppnådde jern-nikkel-legeringene en høyere tetthet enn den forventede tettheten til kjernen. Derfor har mange forskere en tendens til å anta at i midten av jorden, kjernen, er det også lettere kjemiske elementer.

Tilstedeværelsen av en flytende kjerne og rotasjonen av planeten rundt sin egen geofysikkakse forklarer eksistensen magnetfelt. Det er kjent at det oppstår et elektromagnetisk felt rundt en leder når strømmen flyter. Det smeltede laget ved siden av mantelen tjener som en slik gigantisk strømførende leder.

Den indre delen av kjernen, til tross for temperaturen på flere tusen grader, er et fast stoff. Dette skyldes at trykket i sentrum av planeten er så høyt at varme metaller blir faste. Noen forskere antyder at den faste kjernen består av hydrogen, som under påvirkning av utrolig trykk og enorm temperatur blir som et metall. Dermed, hva som er sentrum av jorden, er selv geofysikere fortsatt ikke kjent med sikkerhet. Men hvis vi vurderer problemet fra et matematisk synspunkt, kan vi si at jordens sentrum ligger omtrent 6378 km. fra planetens overflate.

Jordens kjerne inkluderer to lag med en grensesone mellom dem: det ytre flytende skallet til kjernen når en tykkelse på 2266 kilometer, under den er det en massiv tett kjerne, hvis diameter, ifølge estimater, når 1300 km. Overgangssonen har en ujevn tykkelse og stivner gradvis og går inn i den indre kjernen. På overflaten av det øvre laget er temperaturen i området 5960 grader Celsius, selv om disse dataene anses som omtrentlige.

Omtrentlig sammensetning av den ytre kjernen og metoder for bestemmelse av den

Svært lite er kjent om sammensetningen av selv det ytre laget av jordens kjerne, siden det ikke er mulig å få prøver for studier. Hovedelementene som den ytre kjernen av planeten vår kan bestå av er jern og nikkel. Forskere kom til denne hypotesen som et resultat av å analysere sammensetningen av meteoritter, siden vandrere fra verdensrommet er fragmenter av kjernene til asteroider og andre planeter.

Meteoritter kan likevel ikke anses som helt identiske mht kjemisk oppbygning, siden de opprinnelige kosmiske kroppene var mye mindre enn jorden i størrelse. Etter mye forskning kom forskerne til den konklusjon at den flytende delen av kjernestoffet er sterkt fortynnet med andre elementer, inkludert svovel. Dette forklarer dens lavere tetthet enn jern-nikkel-legeringer.

Hva skjer i den ytre delen av planetens kjerne?

Den ytre overflaten av kjernen ved grensen til mantelen er inhomogen. Forskere antyder at den har en annen tykkelse, og danner en slags indre relieff. Dette skyldes den konstante blandingen av heterogene dype stoffer. De er forskjellige i kjemisk sammensetning og har også forskjellige tettheter, så tykkelsen på grensen mellom kjernen og mantelen kan variere fra 150 til 350 km.

Fantasister fra de siste årene beskrev i sine verk en reise til jordens sentrum gjennom dype grotter og underjordiske passasjer. Er det virkelig mulig? Akk, trykket på overflaten av kjernen overstiger 113 millioner atmosfærer. Dette betyr at enhver hule ville "slenge" tett selv når de nærmet seg mantelen. Dette forklarer hvorfor det ikke finnes grotter dypere enn 1 km på planeten vår.

Hvordan studeres det ytre laget av kjernen?

Forskere kan vurdere hvordan kjernen ser ut og hva den består av ved å overvåke seismisk aktivitet. Så for eksempel ble det funnet at de ytre og indre lagene roterer i forskjellige retninger under påvirkning av et magnetfelt. Jordens kjerne har fortsatt dusinvis av uløste mysterier og venter på nye grunnleggende funn.

Jorden sammen med andre kropper solsystemet dannet fra en kald gass- og støvsky ved akkresjon av dens bestanddeler. Etter planetens utseende begynte et helt nytt stadium av utviklingen, som i vitenskapen vanligvis kalles pregeologisk.
Navnet på perioden skyldes det faktum at de tidligste bevisene på tidligere prosesser - magmatiske eller vulkanske bergarter - ikke er eldre enn 4 milliarder år. Bare forskere i dag kan studere dem.
Det pre-geologiske stadiet av utviklingen av jorden er fortsatt full av mange mysterier. Den dekker en periode på 0,9 milliarder år og er preget av en bred manifestasjon av vulkanisme på planeten med utslipp av gasser og vanndamp. Det var på dette tidspunktet prosessen med stratifisering av jorden i hovedskallene begynte - kjernen, mantelen, skorpen og atmosfæren. Det antas at denne prosessen ble provosert av et intenst meteorittbombardement av planeten vår og smeltingen av dens individuelle deler.
En av de viktigste hendelsene i jordens historie var dannelsen av dens indre kjerne. Dette skjedde sannsynligvis på det pregeologiske stadiet av planetens utvikling, da all materie ble delt inn i to hovedgeosfærer - kjernen og mantelen.
Dessverre eksisterer ikke en pålitelig teori om dannelsen av jordens kjerne, som vil bli bekreftet av seriøs vitenskapelig informasjon og bevis ennå. Hvordan ble jordens kjerne dannet? Til dette spørsmålet tilbyr forskere to hovedhypoteser.
I følge den første versjonen var stoffet umiddelbart etter dannelsen av jorden homogen.
Den besto utelukkende av mikropartikler, som i dag kan observeres i meteoritter. Men etter en viss tid ble denne opprinnelig homogene massen delt inn i en tung kjerne, hvor alt jernet ble glasset, og en lettere silikatmantel. Med andre ord, dråper av smeltet jern og de tunge kjemiske forbindelsene som fulgte med det slo seg ned i midten av planeten vår og dannet en kjerne der, som forblir stort sett smeltet den dag i dag. Da tunge elementer aspirerte til jordens sentrum, fløt tvert imot lette slagger - til de ytre lagene av planeten. I dag utgjør disse lette elementene den øvre mantelen og jordskorpen.
Hvorfor skjedde en slik differensiering av materie? Det antas at umiddelbart etter fullføringen av dannelsesprosessen begynte jorden å varme opp intensivt, først og fremst på grunn av energien som frigjøres i prosessen med gravitasjonsakkumulering av partikler, så vel som på grunn av energien til det radioaktive forfallet av individuelle kjemiske elementer.
En ekstra oppvarming av planeten og dannelsen av en jern-nikkel-legering, som på grunn av sin betydelige spesifikke tyngdekraft gradvis falt ned til jordens sentrum, ble lettet av det påståtte meteorittbombardementet.
Imidlertid står denne hypotesen overfor noen vanskeligheter. For eksempel er det ikke helt klart hvordan en jern-nikkel-legering, selv i flytende tilstand, kan synke mer enn tusen kilometer og nå området til planetens kjerne.
I samsvar med den andre hypotesen ble jordens kjerne dannet av jernmeteoritter som kolliderte med planetens overflate, og senere ble den overgrodd med et silikatskall av steinmeteoritter og dannet mantelen.

Det er en alvorlig feil i denne hypotesen. I denne situasjonen, i verdensrommet, bør jern- og steinmeteoritter eksistere separat. Moderne studier viser at jernmeteoritter bare kunne ha oppstått i tarmene til en planet som brøt opp under betydelig press, det vil si etter dannelsen av vårt solsystem og alle planeter.
Den første versjonen ser mer logisk ut, siden den sørger for en dynamisk grense mellom jordens kjerne og mantelen. Dette betyr at prosessen med separering av materie mellom dem kan fortsette på planeten i svært lang tid, og dermed ha stor innflytelse på den videre utviklingen av jorden.
Så hvis vi tar den første hypotesen om dannelsen av planetens kjerne som grunnlag, strakte prosessen med differensiering av materie seg i omtrent 1,6 milliarder år. På grunn av gravitasjonsdifferensiering og radioaktivt forfall ble separasjonen av materie sikret.
Tunge grunnstoffer sank bare til en dybde der stoffet var så tyktflytende at jern ikke lenger kunne synke. Som et resultat av denne prosessen ble det dannet et veldig tett og tungt ringformet lag av smeltet jern og dets oksid. Det var plassert over den lettere substansen til den opprinnelige kjernen av planeten vår. Videre ble et lett silikatstoff presset ut fra jordens sentrum. Dessuten ble den tvunget ut ved ekvator, som kanskje markerte begynnelsen på asymmetrien til planeten.
Det antas at det under dannelsen av jordens jernkjerne skjedde en betydelig reduksjon i planetens volum, som et resultat av at overflaten har gått ned nå. De lette elementene og deres forbindelser som "overflate" til overflaten, dannet en tynn primær skorpe, som, som alle planeter i den terrestriske gruppen, besto av vulkanske basalter overlagt ovenfra av et lag av sedimenter.
Det er imidlertid ikke mulig å finne levende geologiske bevis på tidligere prosesser knyttet til dannelsen av jordens kjerne og mantel. Som allerede nevnt er de eldste bergartene på planeten Jorden rundt 4 milliarder år gamle. Mest sannsynlig, i begynnelsen av planetens utvikling, under påvirkning av høye temperaturer og trykk, ble primære basalter metamorfosert, smeltet ned og forvandlet til granitt-gneis bergarter kjent for oss.
Hva er kjernen til planeten vår, som sannsynligvis ble dannet på de tidligste stadiene av jordens utvikling? Den består av ytre og indre skall. I følge vitenskapelige antakelser er det på en dybde på 2900-5100 km en ytre kjerne, som ved sin fysiske egenskaper nærmer seg væsken.
Den ytre kjernen er en strøm av smeltet jern og nikkel, en god leder av elektrisitet. Det er med denne kjernen at forskere forbinder opprinnelsen til jordens magnetfelt. Avstanden på 1270 km som gjenstår til jordens sentrum er okkupert av den indre kjernen, som består av 80 % jern og 20 % silisiumdioksid.
Den indre kjernen er hard og høy temperatur. Hvis den ytre er direkte forbundet med mantelen, eksisterer jordens indre kjerne av seg selv. Dens hardhet, til tross for de høye temperaturene, er sikret av det gigantiske trykket i sentrum av planeten, som kan nå 3 millioner atmosfærer.
Mange kjemiske elementer går som et resultat over i en metallisk tilstand. Derfor har det til og med blitt antydet at den indre kjernen av jorden består av metallisk hydrogen.
Den tette indre kjernen har en alvorlig innvirkning på livet til planeten vår. Det planetariske gravitasjonsfeltet er konsentrert i det, som hindrer lette gassskjell, hydrosfæren og jordas geosfæriske lag fra å spre seg.
Sannsynligvis har et slikt felt vært karakteristisk for kjernen siden dannelsen av planeten, uansett hva det var da med tanke på dens kjemiske sammensetning og struktur. Det bidro til sammentrekningen av de dannede partiklene til sentrum.
Ikke desto mindre er opprinnelsen til kjernen og studiet av jordens indre struktur det mest presserende problemet for forskere som er tett involvert i studiet av planetens geologiske historie. Den endelige løsningen på dette problemet er fortsatt veldig langt unna. For å unngå ulike motsetninger, moderne vitenskap hypotesen er akseptert at prosessen med dannelsen av kjernen begynte å skje samtidig med dannelsen av jorden.

MOSKVA, 12. februar - RIA Novosti. Amerikanske geologer sier at den indre kjernen av jorden ikke kunne ha oppstått 4,2 milliarder år av jorden i den formen som forskere forestiller seg den i dag, siden dette er umulig fra et fysikksynspunkt, ifølge en artikkel publisert i tidsskriftet EPS-bokstaver.

"Hvis kjernen til den unge jorden bestod utelukkende av en ren, homogen væske, burde den indre kjernen i prinsippet ikke eksistere, siden denne materien ikke kunne avkjøles til de temperaturene der dens dannelse var mulig. Følgelig, i dette tilfellet, kjerne kan være inhomogen i sammensetning, og spørsmålet oppstår hvordan det ble det. Dette er paradokset vi oppdaget, sier James van Orman (James Van Orman) fra Case Western Reserve University i Cleveland (USA).

I den fjerne fortiden var jordens kjerne fullstendig flytende, og bestod ikke av to eller tre, som noen geologer i dag foreslår, lag - en indre metallkjerne og en smelte av jern og lettere elementer som omgir den.

I denne tilstanden ble kjernen raskt avkjølt og mistet energi, noe som førte til svekkelse av magnetfeltet generert av den. Etter en tid nådde denne prosessen et visst kritisk punkt, og den sentrale delen av kjernen "frøs", og ble til en solid metallkjerne, som ble ledsaget av en økning og vekst i styrken til magnetfeltet.

Tidspunktet for denne overgangen er ekstremt viktig for geologer, siden det lar oss grovt anslå hvor raskt jordens kjerne avkjøles i dag og hvor lenge det magnetiske "skjoldet" til planeten vår vil vare, og beskytte oss mot virkningen av kosmiske stråler, og jordens atmosfære - fra solvinden.

Nå, som Van Orman bemerker, tror de fleste forskere at dette skjedde i de første øyeblikkene av jordens liv på grunn av et fenomen hvis analog kan finnes i atmosfæren på planeten eller i brusmaskiner i fastfood-restauranter.

Fysikere oppdaget for lenge siden at noen væsker, inkludert vann, forblir flytende ved temperaturer godt under frysepunktet, med mindre det er urenheter, mikroskopiske iskrystaller eller kraftige vibrasjoner inni. Hvis det er lett å riste det opp eller slippe et støvkorn ned i det, så fryser en slik væske nesten umiddelbart.

Noe lignende skjedde ifølge geologer for rundt 4,2 milliarder år siden inne i jordens kjerne, da en del av den plutselig krystalliserte seg. Van Orman og hans kolleger prøvde å reprodusere denne prosessen ved å bruke datamodeller av planetens indre.

Disse beregningene viste uventet at den indre kjernen av jorden ikke skulle eksistere. Det viste seg at prosessen med krystallisering av bergartene er veldig forskjellig fra hvordan vann og andre superkjølte væsker oppfører seg - dette krever en enorm temperaturforskjell, mer enn tusen kelvin, og en imponerende størrelse på "støvkorn", hvis diameter skal være ca 20-45 kilometer.

Som et resultat er to scenarier mest sannsynlige - enten burde planetens kjerne ha frosset helt, eller så burde den fortsatt ha holdt seg helt flytende. Begge deler er ikke sant, siden jorden har en indre fast og en ytre flytende kjerne.

Med andre ord har forskerne ennå ikke svar på dette spørsmålet. Van Orman og hans kolleger inviterer alle jordens geologer til å tenke på hvordan et tilstrekkelig stort "stykke" jern kan dannes i planetens mantel og "drukne" i dens kjerne, eller finne en annen mekanisme som kan forklare hvordan den ble delt inn i to deler.

Britiske forskere har satt sammen en ny modell av prosesser som skjer i jordens kjerne. Den skiller seg noe fra den tradisjonelle, ifølge hvilken kjernen gradvis avkjøles. Forskerne fant at noen steder tvert imot varmes den opp, siden dens samspill med skorpen og mantelen er mer aktiv. Hvordan kan dette påvirke innbyggerne på jordens overflate?

Det skal bemerkes at stoffet som ligger i sentrum av planeten vår, kalt kjernen, er en veldig mystisk ting. Og alt fordi, som du forstår, ikke en eneste vitenskapsmann noen gang har holdt selv den minste prøven av kjernefysisk materie i hendene. Med moderne teknologi er det ikke mulig å trekke det ut, fordi kjernen ligger i en dybde på 2900 km fra overflaten, og den maksimale dybden som forskere klarte å bore jordskorpen til er 12 km. 290 meter (dette er dybden til Maersk Oil BD-04A oljebrønnen, som ligger i Al Shaheen oljebassenget i Qatar).

Derfor, til nå, er kunnskapen vår om hva som befinner seg i hjertet av jorden svært omtrentlig. Det antas at kjernen består av en jern-nikkel-legering med innblanding av andre grunnstoffer relatert til jern. Den gjennomsnittlige radiusen til kjernekulen er omtrent 3,5 tusen km (som er omtrent dobbelt så stor som Månen), og massen er omtrent 1,932 × 10 24 kg. I dette tilfellet er kjernen delt inn i en solid indre, med en radius på omtrent 1300 km, og en flytende ytre, hvis radius er omtrent 2200 km, mellom hvilken det ifølge noen forskere er en overgangssone.

Det er tradisjonelt antatt at på en slik dybde er forholdene virkelig helvetes: temperaturen i sentrum av kjernen når 5000º C, tettheten av stoffet der er omtrent 12,5 t / m³, og trykket når 361 GPa. Det følger av dette at skjøre levende vesener generelt trenger å holde seg borte fra kjernen. Samtidig er interessen for dette stoffet vårt ganske stor. Og ikke i det hele tatt fordi, ifølge geokjemikere, er opptil 90% av alle edle metaller konsentrert i den sentrale sfæren av planeten. Faktum er at det er kjernen som bidrar til den aktive bevegelsen av materie i det neste laget av jorden, mantelen (den såkalte mantelkonveksjonen, les mer om det i artikkelen "Vulkaner - angstnivået vokser "), som "kommer rundt" på overflaten med slike ubehagelige fenomener for oss, som jordskjelv, vulkanutbrudd.

I tillegg antas det at kjernen genererer jordens magnetfelt, hvis betydning for livet til planeten vår (og livet på den) neppe kan overvurderes. "Karten til jordens magnetosfære forblir et mysterium. Vi kan ikke gå til jordens sentrum og hente prøver derfra. Vi kan bare stole på indirekte målinger tatt nær overflaten og på teoretiske modeller som kan avsløre hva som skjer i kjernen. ," sier en av forskerne involvert i studien. prosesser som skjer i og rundt kjernen, geofysiker Jon Mound fra University of Leeds (Storbritannia).

Nylig var det Mound-gruppen, etter å ha analysert noen data fra de siste årene, som presenterte en veldig interessant modell toppmoderne kjerner. Det ble tradisjonelt antatt at etter å ha oppstått for rundt 4,5 milliarder år siden, var jordens kjerne først varm, og deretter begynte den sakte å kjøle seg ned (denne prosessen fortsetter til i dag). Varmen som frigjøres under denne "frysingen" av kjernen stiger gjennom mantelen opp til skorpen under konveksjon - det er logisk å anta at den varmere, og følgelig mindre tette substansen i mantelen stiger til overflaten, mens kaldere og tyngre en synker til kjernen. Det er disse strømmene, kombinert med rotasjonen av planeten selv, som antas å gi drivstoff til arbeidet til jordens "interne dynamo", som skaper magnetfeltet.

Mound og kollegene kom imidlertid frem til at ikke alt er så enkelt. I henhold til modellen deres kan den omvendte prosessen også finne sted i kjernen, noe som ikke bare fører til avkjøling, men også til oppvarming og til og med smelting av dette stoffet. I sitt arbeid tok de hensyn til både egenskapene til konveksjonsprosessen og de siste seismiske dataene. Som et resultat dukket det opp et veldig interessant bilde: I følge Mound-modellen kan varmestrømmen ved grensen mellom kjernen og mantelen få en helt annen karakter, avhengig av strukturen til det overliggende mantellaget. I noen områder av jorden, hvor dette laget allerede er overopphetet, fører dette til at den termiske energien ser ut til å bli "reflektert" fra mantelen og går tilbake til kjernen, og til slutt smelter den.

Spesielt i en så seismisk aktiv region som den vulkanske ildringen i Stillehavet (starter fra Kamchatka-halvøya, går deretter gjennom Kuril-, japanske, filippinske øyer, til New Guinea, Salomonøyene, New Zealand, nordvest i Antarktis, øyene av Tierra del Fuego, og returnerer gjennom Andesfjellene, Cordillera og Aleutian Islands igjen til Kamchatka.), hvor havskorpen synker ned i mantelen, tar et tykt lag med solide litosfæriske plater varme fra mantelen og avkjøler den. Som et resultat begynner den avkjølte mantelen å trekke varme fra selve kjernen. Derfor fortsetter delen som ligger under regionen beskrevet ovenfor for øyeblikket å avkjøles.

Men under de enorme regionene i Afrika og det sentrale Stillehavet observeres et helt annet bilde. Der er temperaturen på mantelen mye høyere, siden det overliggende jordskorpen tar ikke bort, men gir henne tvert imot varme. Som et resultat forårsaker mantelen, som fungerer som en gigantisk varmeisolator, refleksjon av infrarød stråling som kommer fra kjernen (siden, i henhold til den andre loven om termodynamikk, kan varme bare gå fra en varmere til en mindre oppvarmet kropp, men aldri vice versa), som forårsaker oppvarming og påfølgende smelting av det sentrale laget av jorden .

Så det viser seg at interaksjonen mellom kjernen og mantelen er mye mer kompleks enn de som er beskrevet av den tradisjonelle modellen. Men en endring i temperaturen til kjernen og dens tetthet må nødvendigvis påvirke tilstanden til magnetfeltet. Kanskje noen fortsatt uforklarlige forstyrrelser som oppstår i magnetosfæren på planeten vår (de såkalte geomagnetiske stormer) bare er relatert til den ujevn avkjølingen av kjernen? Det er også mulig at atom-mantel-interaksjoner mer aktivt kan påvirke globale prosesser, som klimaendringer, som skjer på overflaten av planeten vår.