Oamenii de știință par să aibă o nouă explicație pentru motivul pentru care nucleul Pământului rămâne solid, în ciuda faptului că temperatura acestuia este mai mare decât temperatura suprafeței Soarelui. Se pare că acest lucru se poate datora arhitecturii atomice a „mingii” de fier cristalizat situat în centrul planetei noastre.

Cercetătorii sugerează că nucleul Pământului poate fi caracterizat printr-o stare atomică nemaivăzută până acum, care îi permite să reziste la temperaturile și presiunile incredibile care sunt caracteristice, conform calculelor, pentru centrul planetei noastre. Dacă oamenii de știință au dreptate în acest punct, atunci acest lucru poate ajuta la rezolvarea unui alt mister care bântuie de zeci de ani.

O echipă de cercetători de la Institutul Regal de Tehnologie din Stockholm din Suedia a folosit Triolith, unul dintre cele mai puternice supercalculatoare din țară, pentru a simula un proces atomic care ar putea avea loc la aproximativ 6.400 de kilometri sub suprafața pământului. Ca și în cazul oricărui alt metal, structurile atomice ale fierului se pot modifica sub influența schimbărilor de temperatură și presiune. La temperatura camerei și la presiune normală, fierul se află în așa-numita fază cubică centrată pe corp (BCC). rețea cristalină. Sub presiune mare, totuși, rețeaua se transformă într-o fază hexagonală compactă. Acești termeni descriu aranjarea atomilor în rețeaua cristalină a unui metal, care, la rândul lor, sunt responsabili pentru rezistența sa și alte proprietăți, cum ar fi dacă metalul în acest caz rămâne în stare solidă sau nu.

Se credea anterior că starea solidă, cristalizată a fierului din miezul Pământului se datorează faptului că acesta se află în faza hexagonală compactă a rețelei cristaline, deoarece condițiile pentru bcc sunt prea instabile aici. Cu toate acestea, un nou studiu poate indica faptul că mediul din centrul planetei noastre întărește și condensează de fapt starea CCA și nu o distruge.

„În condițiile miezului pământului, rețeaua de fier bcc demonstrează un model nevăzut anterior de difuzie atomică. Faza bcc se desfășoară sub motto-ul „Ceea ce nu mă omoară mă face mai puternic”. Instabilitatea poate întrerupe faza bcc la temperaturi scăzute, dar temperaturile ridicate, dimpotrivă, cresc stabilitatea acestei faze”, spune cercetătorul principal Anatoly Belonoshko.

Ca o analogie activitate crescută atomi de fier în centrul Pământului Belonoshko oferă un pachet de cărți amestecate, unde atomii (reprezentați prin cărți) se pot amesteca constant și foarte rapid între ei sub influența temperaturii și presiunii ridicate, dar în același timp pachetul rămâne un singur întreg. Și aceste cifre sunt foarte impresionante: de 3,5 milioane de ori mai mare decât presiunea pe care o experimentăm la suprafață și o temperatură cu aproximativ 6000 de grade Celsius mai mare.

Datele de la supercomputerul Triolith arată, de asemenea, că până la 96% (mai mare decât calculele anterioare) din masa nucleului interior al Pământului este cel mai probabil fier. Restul este nichel și alte elemente ușoare.

Un alt mister care poate fi rezolvat datorită cercetărilor recente este de ce undele seismice se mișcă mai repede între poli și nu peste ecuator. Acest fenomen este adesea denumit anizotropie. Cercetătorii spun că comportamentul rețelei bcc în fier în condiții extreme tipice centrului Pământului poate fi suficient pentru un efect de anizotropie la scară largă, care, la rândul său, creează un alt domeniu pe care oamenii de știință să-l studieze în viitor.

Este important de remarcat faptul că această ipoteză se bazează pe simulări computerizate specifice interne procese dinamice Pământ și pe baza altor modele, rezultatele calculului pot diferi. Până când ne dăm seama cum să coborâm instrumentele științifice adecvate la o asemenea adâncime, nu vom putea vorbi cu o certitudine absolută despre corectitudinea calculelor. Și având în vedere temperatura și presiunea care pot avea loc acolo, obținerea dovezilor directe ale activității nucleului planetei poate fi complet imposibilă pentru noi.

Și totuși, în ciuda dificultăților, este important să continuăm astfel de cercetări, pentru că de îndată ce vom afla mai multe despre ceea ce se întâmplă cu adevărat în interiorul planetei noastre, vom avea șanse mai mari să știm ce se va întâmpla în continuare.

Unul dintre primii care sugerează că există o regiune cu densitate crescută în centrul Pământului a fost Henry Cavendish. El a reușit să calculeze masa și densitatea medie a planetei și a constatat că este mult mai mare decât densitatea rocilor.

Miezul Pământului este partea centrală, cea mai adâncă a Pământului, situată sub mantaua planetei.
Se află la o adâncime de 2900 km. Raza medie a sferei este de 3,5 mii km. Temperatura de pe suprafața nucleului solid al Pământului ajunge la 6230±500 K (5960±500°C), în centru densitatea este de aproximativ 12,5 t/m³, presiunea este de până la 361 GPa (3,7 milioane atm). Masa miezului este de 1.932 1024 kg. Substanța care alcătuiește nucleul Pământului încălzește presiunea (gravitația).

Unul dintre primii care sugerează că există o regiune cu densitate crescută în centrul Pământului a fost Henry Cavendish. El a reușit să calculeze masa și densitatea medie a planetei și a constatat că este mult mai mare decât densitatea rocilor care vin la suprafața pământului.

Există foarte puține informații despre miezul Pământului, chiar și ceea ce este disponibil este obținut prin metode indirecte geofizice sau geochimice. Nu este încă posibil să se preleveze mostre din substanța nucleului. Compoziția sa nu este cunoscută direct. Se presupune că constă dintr-un aliaj fier-nichel cu un amestec de alte elemente siderofile.

Cu o grosime de aproximativ 2200 km, între care se distinge uneori o zonă de tranziție. Masa miezului este de 1,932 10 24 kg.

Se cunosc foarte puține informații despre miez - toate informațiile sunt obținute prin metode indirecte geofizice sau geochimice, iar imaginile materiei de bază nu sunt disponibile și este puțin probabil să fie obținute în viitorul apropiat. Cu toate acestea, scriitorii de science fiction au descris deja în detaliu de mai multe ori călătoria către miezul Pământului și bogățiile nespuse ascunse acolo. Speranța pentru comorile nucleului are anumite temeiuri, deoarece, conform modelelor geochimice moderne, conținutul de metale nobile și alte elemente valoroase este relativ ridicat în nucleu.

Istoria studiului

Probabil una dintre primele ipoteze despre existența unei zone cu densitate crescută în interiorul Pământului a fost făcută de Henry Cavendish, care a calculat masa și densitatea medie a Pământului și a constatat că aceasta este mult mai mare decât densitatea caracteristică rocilor care apar. pe suprafața pământului.

Existența a fost dovedită în 1897 de seismologul german E. Wiechert, iar adâncimea (2900 km) a fost determinată în 1910 de geofizicianul american B. Gutenberg.

Calcule similare pot fi făcute pentru meteoriții metalici, care sunt fragmente din nucleele unor corpuri planetare mici. S-a dovedit că formarea nucleului în ele a avut loc mult mai rapid, într-un timp de ordinul a câteva milioane de ani.

Teoria lui Sorokhtin și Ushakov

Modelul descris nu este singurul. Deci, conform modelului lui Sorokhtin și Ushakov, prezentat în cartea „Dezvoltarea Pământului”, procesul de formare a nucleului pământului s-a întins timp de aproximativ 1,6 miliarde de ani (de la 4 la 2,6 miliarde de ani în urmă). Potrivit autorilor, formarea nucleului a avut loc în două etape. La început, planeta era rece și nu era nicio mișcare în adâncurile ei. Apoi a fost încălzit de degradare radioactivă suficient pentru a începe să topească fierul metalic. A început să curgă spre centrul pământului, în timp ce datorită diferențierii gravitaționale, s-a eliberat o cantitate mare de căldură, iar procesul de separare a miezului a fost doar accelerat. Acest proces a mers doar la o anumită adâncime, sub care substanța era atât de vâscoasă încât fierul nu se mai putea scufunda. Ca rezultat, s-a format un strat inelar dens (greu) de fier topit și oxidul acestuia. A fost situat deasupra substanței mai ușoare a „nucleului” primordial al Pământului.

De ce nucleul Pământului nu se răcește și rămâne încălzit la o temperatură de aproximativ 6000°C timp de 4,5 miliarde de ani? Întrebarea este extrem de complexă, la care, de altfel, știința nu poate da un răspuns inteligibil 100% exact. Cu toate acestea, există motive obiective pentru aceasta.

Prea mult mister

Excesiv, ca să spunem așa, misterul miezului pământului este asociat cu doi factori. În primul rând, nimeni nu știe sigur cum, când și în ce circumstanțe s-a format - sa întâmplat în timpul formării proto-Pământului sau deja pe primele etape existența unei planete formate este un mare mister. În al doilea rând, este absolut imposibil să obțineți mostre din miezul pământului - cu siguranță nimeni nu știe în ce constă. Mai mult, toate datele pe care le cunoaștem despre nucleu sunt colectate prin metode și modele indirecte.

De ce nucleul Pământului rămâne fierbinte?

Pentru a încerca să înțelegeți de ce miezul pământului nu se răcește atât de mult timp, trebuie mai întâi să vă dați seama ce a făcut să se încălzească în primul rând. Intestinele noastre, ca orice altă planetă, sunt eterogene, sunt straturi relativ clar delimitate de diferite densități. Dar nu a fost întotdeauna așa: elementele grele au coborât încet, formând miezul interior și exterior, cele ușoare au fost forțate spre vârf, formând mantaua și scoarța terestră. Acest proces decurge extrem de lent și este însoțit de eliberarea de căldură. Cu toate acestea, acesta nu a fost motivul principal al încălzirii. Întreaga masă a Pământului cu o forță mare apasă pe centrul său, producând o presiune fenomenală de aproximativ 360 GPa (3,7 milioane de atmosfere), în urma căreia dezintegrarea elementelor radioactive cu viață lungă conținute în miezul fier-siliciu-nichel. a început să apară, care a fost însoțită de emisii colosale de căldură.

O sursă suplimentară de încălzire este energie kinetică generate ca urmare a frecării dintre diferite straturi (fiecare strat se rotește independent de celălalt): miezul interior cu cel exterior și cel exterior cu mantaua.

Intestinele planetei (proporțiile nu sunt îndeplinite). Frecarea dintre cele trei straturi interioare servește ca sursă suplimentară de încălzire.

Pe baza celor de mai sus, putem concluziona că Pământul și, în special, intestinele sale sunt o mașinărie autosuficientă care se încălzește singur. Dar nu poate continua atât de natural pentru totdeauna: stocurile de elemente radioactive din interiorul miezului dispar încet și nu va mai rămâne nimic pentru a menține temperatura.

Se face frig!

De fapt, procesul de răcire a început deja cu foarte mult timp în urmă, dar decurge extrem de lent - cu o fracțiune de grad pe secol. Potrivit estimărilor aproximative, va dura cel puțin 1 miliard de ani pentru ca miezul să se răcească complet și să oprească reacțiile chimice și alte reacții din el.

Răspuns scurt: Pământul, și în special miezul pământului, este o mașină autosuficientă care se încălzește singur. Întreaga masă a planetei apasă pe centrul său, producând o presiune fenomenală și, prin urmare, declanșând procesul de dezintegrare a elementelor radioactive, în urma căruia se eliberează căldură.

Planeta noastră Pământ are o structură stratificată și este formată din trei părți principale: scoarța terestră, mantaua și miezul. Care este centrul pământului? Nucleu. Adâncimea miezului este de 2900 km, iar diametrul este de aproximativ 3,5 mii km. În interior - o presiune monstruoasă de 3 milioane de atmosfere și o temperatură incredibil de ridicată - 5000 ° C. Pentru a afla ce este în centrul Pământului, oamenii de știință au avut nevoie de câteva secole. Chiar tehnologie moderna nu putea pătrunde mai mult de douăsprezece mii de kilometri. Cea mai adâncă foră, situată în Peninsula Kola, are o adâncime de 12.262 de metri. Departe de centrul pământului.

Istoria descoperirii miezului pământului

Unul dintre primii care au ghicit despre prezența unui nucleu în centrul planetei a fost fizicianul și chimistul englez Henry Cavendish la sfârșitul secolului al XVIII-lea. Cu ajutorul experimentelor fizice, a calculat masa Pământului și, pe baza dimensiunii sale, a determinat densitatea medie a substanței planetei noastre - 5,5 g / cm3. Densitatea cunoscută stânci iar mineralele din scoarța terestră s-au dovedit a fi de aproximativ două ori mai puține. De aici a rezultat o presupunere logică că în centrul Pământului există o zonă de materie mai densă - nucleul.

În 1897, seismologul german E. Wiechert, studiind trecerea undelor seismologice prin părțile interioare ale Pământului, a putut confirma ipoteza prezenței unui nucleu. Și în 1910, geofizicianul american B. Gutenberg a determinat adâncimea locației sale. Ulterior, s-au născut și ipoteze despre procesul de formare a nucleului. Se presupune că s-a format ca urmare a așezării elementelor mai grele în centru, iar inițial substanța planetei a fost omogenă (gazoasă).

Din ce este format miezul?

Este destul de dificil să studiezi o substanță a cărei probă nu poate fi obținută pentru a-i studia parametrii fizici și chimici. Oamenii de știință trebuie doar să își asume prezența anumitor proprietăți, precum și structura și compoziția nucleului prin semne indirecte. Deosebit de util în cercetare structura interna Pământul studiază propagarea undelor seismice. Seismografele, situate în multe puncte de pe suprafața planetei, înregistrează viteza și tipurile de unde seismice trecătoare rezultate din tremurături ale scoarței terestre. Toate aceste date fac posibilă aprecierea structurii interne a Pământului, inclusiv a nucleului.

Până în prezent, oamenii de știință sugerează că partea centrală a planetei este eterogenă. Ce este în centrul pământului? Partea adiacentă mantalei este un miez lichid, constând din materie topită. Aparent, conține un amestec de fier și nichel. Această idee i-a condus pe oamenii de știință la studiul meteoriților de fier, care sunt bucăți de nuclee de asteroizi. Pe de altă parte, aliajele fier-nichel obținute au o densitate mai mare decât densitatea așteptată a miezului. Prin urmare, mulți oameni de știință tind să presupună că în centrul Pământului, nucleul, există și elemente chimice mai ușoare.

Prezența unui nucleu lichid și rotația planetei în jurul propriei axe a geofizicii explică existența camp magnetic. Se știe că un câmp electromagnetic în jurul unui conductor apare atunci când curge curent. Stratul topit adiacent mantalei servește ca un astfel de conductor gigant de transport de curent.

Partea interioară a nucleului, în ciuda temperaturii de câteva mii de grade, este un solid. Acest lucru se datorează faptului că presiunea din centrul planetei este atât de mare încât metalele fierbinți devin solide. Unii oameni de știință sugerează că miezul solid este format din hidrogen, care, sub influența unei presiuni incredibile și a unei temperaturi enorme, devine ca un metal. Astfel, care este centrul Pământului, nici măcar geofizicienii nu sunt încă cunoscuți cu siguranță. Dar dacă luăm în considerare problema din punct de vedere matematic, putem spune că centrul Pământului este situat la aproximativ 6378 km. de la suprafața planetei.

Miezul Pământului include două straturi cu o zonă de limită între ele: învelișul lichid exterior al nucleului atinge o grosime de 2266 de kilometri, sub acesta se află un nucleu dens masiv, al cărui diametru, conform estimărilor, ajunge la 1300 km. Zona de tranziție are o grosime neuniformă și se întărește treptat, trecând în miezul interior. Pe suprafața stratului superior, temperatura este în regiunea de 5960 de grade Celsius, deși aceste date sunt considerate aproximative.

Compoziția aproximativă a miezului exterior și metode de determinare a acestuia

Se știu foarte puține despre compoziția chiar și a stratului exterior al nucleului pământului, deoarece nu este posibil să se obțină mostre pentru studiu. Principalele elemente din care poate consta nucleul exterior al planetei noastre sunt fierul și nichelul. Oamenii de știință au ajuns la această ipoteză ca urmare a analizei compoziției meteoriților, deoarece rătăcitorii din spațiul cosmic sunt fragmente din nucleele asteroizilor și ale altor planete.

Cu toate acestea, meteoriții nu pot fi considerați absolut identici în ceea ce privește compoziție chimică, deoarece corpurile cosmice originale erau mult mai mici ca dimensiune decât Pământul. După multe cercetări, oamenii de știință au ajuns la concluzia că partea lichidă a substanței nucleare este foarte diluată cu alte elemente, inclusiv cu sulf. Aceasta explică densitatea sa mai mică decât aliajele fier-nichel.

Ce se întâmplă în partea exterioară a miezului planetei?

Suprafața exterioară a miezului la limita cu mantaua este neomogenă. Oamenii de știință sugerează că are o grosime diferită, formând un fel de relief intern. Acest lucru se datorează amestecului constant de substanțe profunde eterogene. Ele sunt diferite ca compoziție chimică și au, de asemenea, densități diferite, astfel încât grosimea limitei dintre miez și manta poate varia de la 150 la 350 km.

Fantaștii din ultimii ani au descris în lucrările lor o călătorie în centrul Pământului prin peșteri adânci și pasaje subterane. Este cu adevărat posibil? Din păcate, presiunea de pe suprafața miezului depășește 113 milioane de atmosfere. Aceasta înseamnă că orice peșteră s-ar „trânti” strâns chiar și în etapa de apropiere a mantalei. Aceasta explică de ce nu există peșteri mai adânci de 1 km pe planeta noastră.

Cum este studiat stratul exterior al nucleului?

Oamenii de știință pot judeca cum arată miezul și în ce constă prin monitorizarea activității seismice. Deci, de exemplu, s-a constatat că straturile exterior și interior se rotesc în direcții diferite sub influența unui câmp magnetic. Miezul Pământului deține încă zeci de mistere nerezolvate și așteaptă noi descoperiri fundamentale.

Pământul împreună cu alte corpuri sistem solar format dintr-un nor rece de gaz și praf prin acumularea particulelor sale constitutive. După apariția planetei, a început o etapă complet nouă a dezvoltării sale, care în știință este de obicei numită pregeologică.
Numele perioadei se datorează faptului că cele mai vechi dovezi ale proceselor trecute - roci magmatice sau vulcanice - nu sunt mai vechi de 4 miliarde de ani. Numai oamenii de știință de astăzi le pot studia.
Etapa pre-geologică a dezvoltării Pământului este încă plină de multe mistere. Acesta acoperă o perioadă de 0,9 miliarde de ani și se caracterizează printr-o manifestare largă a vulcanismului pe planetă cu eliberare de gaze și vapori de apă. În acest moment a început procesul de stratificare a Pământului în învelișurile principale - nucleul, mantaua, crusta și atmosfera. Se presupune că acest proces a fost provocat de un bombardament intens de meteoriți asupra planetei noastre și de topirea părților sale individuale.
Unul dintre evenimentele cheie din istoria Pământului a fost formarea nucleului său interior. Acest lucru s-a întâmplat probabil în stadiul pregeologic al dezvoltării planetei, când toată materia a fost împărțită în două geosfere principale - nucleul și mantaua.
Din păcate, o teorie de încredere despre formarea nucleului pământului, care ar fi confirmată de informații și dovezi științifice serioase, nu există încă. Cum s-a format nucleul Pământului? La această întrebare, oamenii de știință oferă două ipoteze principale.
Conform primei versiuni, substanța imediat după formarea Pământului era omogenă.
Era format în întregime din microparticule, care pot fi observate astăzi în meteoriți. Dar, după o anumită perioadă de timp, această masă inițial omogenă a fost împărțită într-un miez greu, în care tot fierul sticlă, și o manta mai ușoară de silicat. Cu alte cuvinte, picăturile de fier topit și compușii chimici grei care l-au însoțit s-au așezat în centrul planetei noastre și au format acolo un nucleu, care rămâne în mare parte topit până astăzi. Pe măsură ce elementele grele aspirau spre centrul Pământului, zgura ușoară, dimpotrivă, plutea în sus - spre straturile exterioare ale planetei. Astăzi, aceste elemente ușoare alcătuiesc mantaua superioară și scoarța terestră.
De ce a apărut o astfel de diferențiere a materiei? Se crede că imediat după finalizarea procesului de formare, Pământul a început să se încălzească intens, în primul rând datorită energiei eliberate în procesul de acumulare gravitațională a particulelor, precum și datorită energiei dezintegrarii radioactive a elemente chimice individuale.
O încălzire suplimentară a planetei și formarea unui aliaj fier-nichel, care, datorită gravității sale specifice semnificative, a coborât treptat în centrul Pământului, a fost facilitată de presupusul bombardament cu meteoriți.
Cu toate acestea, această ipoteză se confruntă cu unele dificultăți. De exemplu, nu este complet clar cum un aliaj fier-nichel, chiar și în stare lichidă, s-ar putea scufunda mai mult de o mie de kilometri și s-ar putea ajunge în regiunea nucleului planetei.
În conformitate cu a doua ipoteză, nucleul Pământului a fost format din meteoriți de fier care s-au ciocnit cu suprafața planetei, iar mai târziu a fost acoperit cu o înveliș de silicat de meteoriți de piatră și a format mantaua.

Există un defect grav în această ipoteză. În această situație, în spațiul cosmic, meteoriții de fier și de piatră ar trebui să existe separat. Studiile moderne arată că meteoriții de fier ar fi putut apărea doar în intestinele unei planete care s-a destrămat sub o presiune semnificativă, adică după formarea sistemului nostru solar și a tuturor planetelor.
Prima versiune pare mai logică, deoarece prevede o graniță dinamică între miezul Pământului și manta. Aceasta înseamnă că procesul de separare a materiei dintre ele ar putea continua pe planetă foarte mult timp, exercitând astfel o mare influență asupra evoluției ulterioare a Pământului.
Astfel, dacă luăm ca bază prima ipoteză a formării nucleului planetei, atunci procesul de diferențiere a materiei s-a întins timp de aproximativ 1,6 miliarde de ani. Datorită diferențierii gravitaționale și a descompunerii radioactive, s-a asigurat separarea materiei.
Elementele grele s-au scufundat doar la o adâncime sub care substanța era atât de vâscoasă încât fierul nu se mai putea scufunda. Ca rezultat al acestui proces, s-a format un strat inelar foarte dens și greu de fier topit și oxidul acestuia. Era situat deasupra substanței mai ușoare a miezului primordial al planetei noastre. Mai mult, o substanță de silicat ușor a fost stoarsă din centrul Pământului. Mai mult, a fost forțat să iasă la ecuator, ceea ce, probabil, a marcat începutul asimetriei planetei.
Se presupune că, în timpul formării nucleului de fier al Pământului, a avut loc o scădere semnificativă a volumului planetei, în urma căreia suprafața sa a scăzut până acum. Elementele ușoare și compușii lor care „au ieșit la suprafață” au format o crustă primară subțire, care, la fel ca toate planetele grupului terestru, era alcătuită din bazalți vulcanici acoperiți de sus de un strat de sedimente.
Cu toate acestea, nu este posibil să găsim dovezi geologice vii ale proceselor trecute asociate cu formarea miezului și a mantalei pământului. După cum sa menționat deja, cele mai vechi roci de pe planeta Pământ au aproximativ 4 miliarde de ani. Cel mai probabil, la începutul evoluției planetei, sub influența temperaturilor și presiunilor ridicate, bazalții primari au fost metamorfozați, topiți și transformați în roci de granit-gneis cunoscute nouă.
Care este nucleul planetei noastre, care s-a format, probabil, în primele etape ale dezvoltării Pământului? Este format din cochilii exterioare și interioare. Conform ipotezelor științifice, la o adâncime de 2900-5100 km există un nucleu exterior, care, prin proprietăți fizice se apropie de lichid.
Miezul exterior este un curent de fier topit și nichel, un bun conductor de electricitate. Cu acest nucleu oamenii de știință asociază originea câmpului magnetic al pământului. Distanța de 1270 km rămasă până la centrul Pământului este ocupată de miezul interior, care este 80% fier și 20% dioxid de siliciu.
Miezul interior este dur și la temperatură ridicată. Dacă exteriorul este conectat direct cu mantaua, atunci nucleul interior al Pământului există de la sine. Duritatea sa, în ciuda temperaturilor ridicate, este asigurată de presiunea gigantică din centrul planetei, care poate ajunge la 3 milioane de atmosfere.
Ca urmare, multe elemente chimice trec într-o stare metalică. Prin urmare, s-a sugerat chiar că nucleul interior al Pământului este format din hidrogen metalic.
Miezul interior dens are un impact grav asupra vieții planetei noastre. Câmpul gravitațional planetar este concentrat în el, ceea ce împiedică împrăștierea învelișurilor de gaze ușoare, hidrosfera și straturile geosferice ale Pământului.
Probabil, un astfel de câmp a fost caracteristic nucleului încă de la formarea planetei, oricare ar fi fost atunci în ceea ce privește compoziția chimică și structura sa. A contribuit la contracția particulelor formate către centru.
Cu toate acestea, originea nucleului și studiul structurii interne a Pământului este cea mai urgentă problemă pentru oamenii de știință care sunt strâns implicați în studiul istoriei geologice a planetei noastre. Soluția finală a acestei probleme este încă foarte departe. Pentru a evita diversele contradicții, stiinta moderna se acceptă ipoteza că procesul de formare a nucleului a început să se producă concomitent cu formarea Pământului.

MOSCOVA, 12 februarie - RIA Novosti. Geologii americani spun că nucleul interior al Pământului nu ar fi putut apărea 4,2 miliarde de ani de Pământ în forma în care oamenii de știință îl imaginează astăzi, deoarece acest lucru este imposibil din punct de vedere al fizicii, potrivit unui articol publicat în jurnal. Scrisori EPS.

„Dacă nucleul tânărului Pământ era format în întregime dintr-un lichid pur, omogen, atunci nucleolul interior nu ar trebui să existe în principiu, deoarece această materie nu s-ar putea răci la acele temperaturi la care a fost posibilă formarea sa. În consecință, în acest caz, miezul poate fi neomogen în compoziție și se pune întrebarea cum a devenit așa. Acesta este paradoxul pe care l-am descoperit", spune James van Orman (James Van Orman) de la Case Western Reserve University din Cleveland (SUA).

În trecutul îndepărtat, miezul Pământului era complet lichid și nu era alcătuit din două sau trei, așa cum sugerează unii geologi de astăzi, straturi - un miez interior de metal și o topitură de fier și elemente mai ușoare înconjurătoare.

În această stare, miezul s-a răcit rapid și a pierdut energie, ceea ce a dus la slăbirea câmpului magnetic generat de acesta. După ceva timp, acest proces a atins un anumit punct critic, iar partea centrală a nucleului a „înghețat”, transformându-se într-un nucleol metalic solid, care a fost însoțit de o creștere și creștere a puterii câmpului magnetic.

Momentul acestei tranziții este extrem de important pentru geologi, deoarece ne permite să estimăm aproximativ cât de repede se răcește nucleul Pământului astăzi și cât de mult va dura „scutul” magnetic al planetei noastre, protejându-ne de acțiunea razelor cosmice și atmosfera Pământului – de la vântul solar.

Acum, după cum notează Van Orman, majoritatea oamenilor de știință cred că acest lucru s-a întâmplat în primele momente ale vieții Pământului din cauza unui fenomen al cărui analog poate fi găsit în atmosfera planetei sau în aparatele de sifon din restaurantele fast-food.

Fizicienii au descoperit cu mult timp în urmă că unele lichide, inclusiv apa, rămân lichide la temperaturi mult sub nivelul de îngheț, cu excepția cazului în care există impurități, cristale microscopice de gheață sau vibrații puternice în interior. Dacă este ușor să-l scuturați sau să aruncați o bucată de praf în el, atunci un astfel de lichid îngheață aproape instantaneu.

Ceva similar, potrivit geologilor, s-a întâmplat acum aproximativ 4,2 miliarde de ani în interiorul nucleului Pământului, când o parte din acesta s-a cristalizat brusc. Van Orman și colegii săi au încercat să reproducă acest proces folosind modele computerizate ale interiorului planetei.

Aceste calcule au arătat în mod neașteptat că nucleul interior al Pământului nu ar trebui să existe. S-a dovedit că procesul de cristalizare a rocilor sale este foarte diferit de modul în care se comportă apa și alte lichide suprarăcite - acest lucru necesită o diferență uriașă de temperatură, mai mult de o mie de kelvin și o dimensiune impresionantă a „granulelor de praf”, al cărui diametru ar trebui să fie aproximativ 20-45 de kilometri.

Drept urmare, două scenarii sunt cel mai probabil - fie nucleul planetei ar fi trebuit să înghețe complet, fie ar fi trebuit să rămână complet lichid. Ambele nu sunt adevărate, deoarece Pământul are un nucleu solid interior și un nucleu lichid exterior.

Cu alte cuvinte, oamenii de știință nu au încă un răspuns la această întrebare. Van Orman și colegii săi îi invită pe toți geologii Pământului să se gândească la modul în care o „bucată” suficient de mare de fier s-ar putea forma în mantaua planetei și „se îneca” în miezul acesteia sau să găsească un alt mecanism care să explice modul în care a fost împărțită în două părți.

Oamenii de știință britanici au compilat un nou model de procese care au loc în miezul pământului. Diferă oarecum de cel tradițional, conform căruia miezul se răcește treptat. Cercetătorii au descoperit că în unele locuri, dimpotrivă, se încălzește, deoarece interacțiunea sa cu crusta și mantaua este mai activă. Cum i-ar putea afecta acest lucru pe locuitorii de pe suprafața Pământului?

Trebuie remarcat faptul că substanța situată în centrul planetei noastre, numită miez, este un lucru foarte misterios. Și totul pentru că, după cum înțelegeți, nici un om de știință nu a ținut în mâini nici măcar cea mai mică probă de materie nucleară. Cu tehnologiile moderne, nu este posibil să-l extragă, deoarece miezul se află la o adâncime de 2900 km de la suprafață, iar adâncimea maximă la care oamenii de știință au reușit să foreze crusta planetei noastre este de 12 km. 290 de metri (aceasta este adâncimea sondei de petrol Maersk Oil BD-04A, situată în bazinul petrolier Al Shaheen din Qatar).

Prin urmare, până acum, cunoștințele noastre despre ceea ce se află în chiar inima Pământului sunt foarte aproximative. Se presupune că miezul este format dintr-un aliaj fier-nichel cu un amestec de alte elemente legate de fier. Raza medie a sferei de bază este de aproximativ 3,5 mii de km (care este de aproximativ două ori dimensiunea Lunii), iar masa sa este de aproximativ 1,932 × 10 24 kg. În acest caz, miezul este împărțit într-un interior solid, cu o rază de aproximativ 1300 km, și unul exterior lichid, a cărui rază este de aproximativ 2200 km, între care, potrivit unor oameni de știință, există o zonă de tranziție.

Se crede în mod tradițional că la o asemenea adâncime condițiile sunt cu adevărat infernale: temperatura din centrul nucleului ajunge la 5000 ° C, densitatea materiei este de aproximativ 12,5 t / m³, iar presiunea ajunge la 361 GPa. De aici rezultă că, în general, ființele vii fragile trebuie să stea departe de miez. În același timp, interesul pentru această substanță a noastră este destul de mare. Și deloc pentru că, potrivit geochimiștilor, până la 90% din toate metalele prețioase sunt concentrate în sfera centrală a planetei. Cert este că este nucleul care contribuie la mișcarea activă a materiei în următorul strat al Pământului, mantaua (așa-numita convecție a mantalei, citiți mai multe despre aceasta în articolul „Vulcani - nivelul de anxietate este în creștere „), care „se învârte” la suprafață cu fenomene atât de neplăcute pentru noi, cum ar fi cutremure, erupții vulcanice.

În plus, se crede că nucleul generează câmpul magnetic al Pământului, a cărui importanță pentru viața planetei noastre (și viața de pe ea) cu greu poate fi supraestimată. „Natura magnetosferei Pământului rămâne un mister. Nu putem merge în centrul Pământului și să obținem mostre de acolo. Ne putem baza doar pe măsurători indirecte efectuate în apropierea suprafeței și pe modele teoretice care pot dezvălui ceea ce se întâmplă în nucleu. ”, spune unul dintre oamenii de știință implicați în studiu. procesele care au loc în și în jurul nucleului, geofizicianul Jon Mound de la Universitatea din Leeds (Marea Britanie).

Recent, grupul Mound, după analizarea unor date din ultimii ani, a prezentat un model foarte interesant de ultimă oră miezuri. Se credea în mod tradițional că, după ce a apărut cu aproximativ 4,5 miliarde de ani în urmă, nucleul pământului a fost mai întâi fierbinte și apoi a început să se răcească încet (acest proces continuă până în prezent). Căldura care este eliberată în timpul acestei „înghețuri” a miezului se ridică prin manta până la crustă în timpul convecției - este logic să presupunem că substanța mai caldă și, în consecință, mai puțin densă a mantalei se ridică la suprafață, în timp ce unul mai rece și mai greu se scufundă până în miez. Se crede că acești curenți, combinați cu rotația în sine a planetei, alimentează munca „dinamului intern” al Pământului, care creează câmpul său magnetic.

Cu toate acestea, Mound și colegii săi au ajuns la concluzia că nu totul este atât de simplu. Conform modelului lor, procesul invers poate avea loc și în nucleu, ducând nu numai la răcirea acestuia, ci și la încălzirea și chiar topirea acestei substanțe. În munca lor, au luat în considerare atât caracteristicile procesului de convecție, cât și cele mai recente date seismice. Drept urmare, a apărut o imagine foarte interesantă: conform modelului Mound, fluxul de căldură la limita dintre nucleu și manta poate căpăta un caracter foarte diferit, în funcție de structura stratului de manta de deasupra. În unele zone ale Pământului, unde acest strat este deja supraîncălzit, acest lucru duce la faptul că energia termică pare să fie „reflectată” din manta și se întoarce în miez, topindu-l în cele din urmă.

În special, într-o regiune atât de activă din punct de vedere seismic precum inelul de foc vulcanic al Pacificului (începe din Peninsula Kamchatka, apoi trece prin Insulele Kuril, Japonia, Filipine, până în Noua Guinee, Insulele Solomon, Noua Zeelandă, nord-vestul Antarcticii, insule). din Țara de Foc și întorcându-se prin Anzi, Cordillera și Insulele Aleutine din nou în Kamchatka.), unde scoarța oceanică se scufundă în manta, un strat gros de plăci litosferice solide ia căldura din manta și o răcește. Ca rezultat, mantaua răcită începe să atragă căldură din miez însuși. Prin urmare, partea care se află sub regiunea descrisă mai sus continuă în prezent să se răcească.

Dar sub vastele regiuni din Africa și Oceanul Pacific central se observă o imagine complet diferită. Acolo, temperatura mantalei este mult mai mare, de la suprafața Scoarta terestra nu ia, ci dimpotriva, ii ofera caldura. Drept urmare, mantaua, lucrând ca un izolator termic uriaș, provoacă reflectarea radiației infraroșii venite din miez (din moment ce, conform celei de-a doua legi a termodinamicii, căldura poate trece doar de la un corp mai fierbinte la unul mai puțin încălzit, dar niciodată vice invers), care provoacă încălzirea și topirea ulterioară a stratului central al Pământului.

Deci, se dovedește că interacțiunea dintre miez și manta este mult mai complexă decât cele descrise de modelul tradițional. Dar o modificare a temperaturii miezului și a densității acestuia trebuie să afecteze în mod necesar starea câmpului magnetic. Poate că unele perturbări încă inexplicabile care apar în magnetosfera planetei noastre (așa-numitele furtuni geomagnetice) sunt legate doar de răcirea neuniformă a nucleului? Este, de asemenea, posibil ca interacțiunile nuclear-mantale să influențeze mai activ procesele globale, cum ar fi schimbările climatice, care au loc pe suprafața planetei noastre.