Zašto je jezgro vruće, a zemlja hladna. Zašto je Zemljino jezgro vruće? Kako proučavati vanjski sloj jezgra

MOSKVA, 13. juna - RIA Novosti, Tatjana Pičugina. Sjeverni magnetni pol nastavlja se kretati od Kanade prema arhipelagu Severnaya Zemlya brzinom od 55 kilometara godišnje. Naučnici sugerišu da se sprema promena polova zbog nemira u tečnom delu jezgra planete, nedostupnom direktnim posmatranjima. Šta se tamo tačno dešava, teško je razumeti, ali postoje mnoge hipoteze.

Misija u "svijet željeza"

Po refleksiji zraka od površine, po tome koliko se brzo zagrijava i hladi, naučnici su shvatili da je, ako ne u potpunosti, onda najvećim dijelom metal. Moguće je da nam upravo odatle stižu željezni meteoriti. To se dešava vrlo rijetko, ukupno nije poznato više od dvije stotine takvih događaja.

Pretpostavlja se da je Psiha jezgro planete zemaljska grupa, koji je izgubio svoje vanjske ljuske. Zajedno sa Zemljom i Venerom, ova planeta je nastala u blizini Sunca, ali onda se nešto dogodilo. Možda je to katastrofa, a možda je za sve krivo opetovano zagrijavanje planete Zemlje – ugrušci materije od kojih se formiraju planete.

Naučnici svakako žele da uđu u „svijet željeza“, a ne samo radi geološkog istraživanja ležišta u interesu naših potomaka. Prije svega - pobliže istražiti analognu Zemljinu jezgru.

Zašto je gvozdeno jezgro

Zemljino jezgro je zanimljiv objekat. Njegov sastav i temperatura odražavaju se na slojeve i atmosferu iznad njih. Jezgro - izvor magnetsko polje koji je dao povoda za život. Na istom mjestu - ključ misterije formiranja zemaljskih planeta.

Unutrašnjost Zemlje istražuje se pomoću seizmičkih valova i modeliranja. Grubo govoreći, planeta se sastoji od gornje ljuske - kore, plašta i jezgra.

Da je jezgro željezo svjedoči nekoliko činjenica. Zemlja ima svoje magnetsko polje, kao da je dipol umetnut duž ose rotacije. Plašt ne može stvoriti takvo polje, on provodi preslabo struja. Prema geodinamo modelu, samo provodni fluid je sposoban za to. To znači da je dio jezgra tečan. Gvožđe je jedan od najzastupljenijih elemenata u Solarni sistem. To potvrđuje njegovo obilje u meteoritima.

Elastični S-talasi ne prolaze u vanjski dio jezgra, što znači da je tečno. Unutrašnji deo jezgro polumjera od oko 1221 kilometar slabo širi S-valove - prema tome, ili je čvrsto ili u stanju koje simulira tvrdoću. Granica između dva sloja u jezgru je prilično jasna, kao i između jezgra i donjeg plašta.

Vjeruje se da je jezgro željezo, sa malim nečistoćama nikla (na to ukazuje sastav željeznih meteorita), silicija, sulfida i kisika.

Neke karakteristike prolaska seizmičkih talasa sugerišu da se unutrašnje čvrsto jezgro rotira nešto brže od plašta i kore, za oko 0,15 stepeni godišnje.

Kada i kako je nastalo Zemljino jezgro? Koji je omjer hemijski elementi? Zašto nije homogena? Koja je temperatura tamo? Gdje je izvor energije? I što je najvažnije, zašto se jezgro uopće formiralo unutar planete? Za svako od ovih i mnoga druga pitanja postoji mnogo hipoteza.

Koji od blizanaca ima sreće

Venera se smatra blizankom Zemlje - samo je nešto manja po masi i veličini. Ali trenutni uslovi na njegovoj površini su potpuno drugačiji. Zemlja ima svoje magnetno polje, atmosferu i biosferu.

Venera na ovoj listi ima samo otrovnu atmosferu sa oblacima sumporne kiseline. U geološkoj prošlosti nema tragova magnetnog polja, iako su mogli nestati. Vjerovatno ima neke veze sa porijeklom blizanaca.

Venera i Zemlja formirane su u jednom dijelu magline gasa i prašine koja je okruživala Sunce. Embrioni planeta su se povećavali, privlačeći sve više i više materijala k sebi. Kada je masa postala kritična, počelo je zagrijavanje i topljenje. Supstanca je podijeljena na frakcije: teški elementi su se smjestili unutra, lagani su se podigli.

Prema naučnicima iz Njemačke, Japana i Francuske, slojevitost takvih tijela kao što je Zemlja je ujednačena i stabilna, svaki sloj je homogen. Da bi se jezgro pokazalo dvoslojnim i nehomogenim, negdje pri kraju procesa, planeta je morala doživjeti vrlo snažan udar drugog masivnog tijela. Dio supstance "vanzemaljaca" ostao je u utrobi Zemlje, dio je izbačen u orbitu, gdje je potom formiran Mjesec. Od udara se unutrašnjost planete pomiješala, što je dovelo do djelomičnog topljenja jezgra.

Ali evolucija Venere je tekla glatko, bez vanrednih situacija na kosmičkim razmerama. Raslojavanje je uspešno završeno formiranjem čvrstog gvozdenog jezgra, nesposobnog da generiše magnetno polje.

Postoji još jedna hipoteza: spontana kristalizacija taline gvožđa. Međutim, za to se mora ohladiti na hiljadu Kelvina, što je nemoguće.

To znači da su jezgra kristalizacije prodrla izvana, zaključili su naučnici iz SAD. Na primjer, iz donjeg plašta. To su veliki komadi željeza veličine desetine i stotine metara. Odakle dolaze, veliko je pitanje.

Jedan od odgovora leži na površini Zemlje u obliku drevnih ferruginskih kvarcita. Prije više od tri milijarde godina, ove stijene su formirale dno okeana. Zbog pomicanja ploča, uronila je u plašt, a odatle u jezgro.

© RIA Novosti ilustracija. Alina Poljanina, NASAPrije više od četiri milijarde godina, Zemlja se sudarila sa masivnim kosmičkim tijelom. Kao rezultat udarca, njegovo formirano jezgro se pomiješalo, tečni vanjski dio se u njemu odvojio, što je dovelo do pojave magnetskog polja. Udarac je izbio dio Zemljine supstance iz koje je nastao Mjesec

Jedan od prvih koji je sugerirao da postoji područje povećane gustine u centru Zemlje bio je Henry Cavendish. Uspio je izračunati masu i prosječnu gustinu planete i otkrio da je mnogo veća od gustine stijena

Zemljino jezgro je centralni, najdublji dio Zemlje, koji se nalazi ispod plašta planete.
Leži na dubini od 2900 km. Prosječni polumjer sfere je 3,5 hiljada km. Temperatura na površini čvrstog jezgra Zemlje dostiže 6230 ± 500 K (5960 ± 500 ° C), u centru je gustina oko 12,5 t / m³, pritisak je do 361 GPa (3,7 miliona atm). Masa jezgra je 1.932 1024 kg. Supstanca koja čini jezgro Zemlje zagrijava pritisak (gravitaciju).

Jedan od prvih koji je sugerirao da postoji područje povećane gustine u centru Zemlje bio je Henry Cavendish. Uspio je izračunati masu i prosječnu gustinu planete i otkrio da je ona mnogo veća od gustine stijena koje dolaze na površinu zemlje.

Postoji vrlo malo informacija o Zemljinom jezgru, čak i ono što je dostupno dobijeno je indirektnim geofizičkim ili geohemijskim metodama. Još nije moguće uzeti uzorke supstance iz jezgra. Njegov sastav nije direktno poznat. Pretpostavlja se da se sastoji od legure željeza i nikla s primjesom drugih siderofilnih elemenata.

Sa debljinom od oko 2200 km, između kojih se ponekad razlikuje prelazna zona. Masa jezgra je 1.932 10 24 kg.

O jezgru se zna vrlo malo – sve informacije se dobijaju indirektnim geofizičkim ili geohemijskim metodama, a slike materije jezgra nisu dostupne i malo je verovatno da će biti dobijene u doglednoj budućnosti. Međutim, pisci naučne fantastike su već nekoliko puta detaljno opisali putovanje do jezgra Zemlje i neizreciva bogatstva koja se tamo kriju. Nada u blago jezgra ima osnova, jer je prema savremenim geohemijskim modelima sadržaj plemenitih metala i drugih vrijednih elemenata relativno visok u jezgru.

Istorija studija

Vjerovatno jednu od prvih pretpostavki o postojanju područja povećane gustine unutar Zemlje iznio je Henry Cavendish, koji je izračunao masu i prosječnu gustinu Zemlje i otkrio da je ona mnogo veća od gustine karakteristične za stijene koje se pojavljuju. na površini zemlje.

Postojanje je 1897. dokazao njemački seizmolog E. Wiechert, a dubinu (2900 km) odredio je 1910. američki geofizičar B. Gutenberg.

Slični proračuni se mogu napraviti za metalne meteorite, koji su fragmenti jezgara malih planetarnih tijela. Ispostavilo se da se formiranje jezgra u njima odvija mnogo brže, u vremenu od nekoliko miliona godina.

Teorija Sorokhtina i Ušakova

Opisani model nije jedini. Dakle, prema modelu Sorokhtina i Ushakova, predstavljenom u knjizi "Razvoj Zemlje", proces formiranja Zemljinog jezgra protezao se otprilike 1,6 milijardi godina (od prije 4 do 2,6 milijardi godina). Prema autorima, formiranje jezgra odvijalo se u dvije faze. U početku je planeta bila hladna i nije bilo kretanja u njenim dubinama. Zatim se radioaktivnim raspadom zagrijao dovoljno da počne topiti metalno željezo. Počeo je da teče u centar Zemlje, dok je usled gravitacione diferencijacije, veliki broj topline, a proces odvajanja jezgra samo se ubrzao. Ovaj proces je išao samo do određene dubine, ispod koje je tvar bila toliko viskozna da željezo više nije moglo potonuti. Kao rezultat, formiran je gusti (težak) prstenasti sloj rastaljenog željeza i njegovog oksida. Nalazio se iznad lakše supstance prvobitnog "jezgra" Zemlje.

Zašto se Zemljino jezgro ne ohladi i ostaje zagrijano na temperaturu od približno 6000°C 4,5 milijardi godina? Pitanje je izuzetno složeno, na koje, osim toga, nauka ne može dati 100% tačan razumljiv odgovor. Međutim, za to postoje objektivni razlozi.

Previše misterije

Prevelika, da tako kažemo, misterija Zemljinog jezgra povezana je sa dva faktora. Prvo, niko sa sigurnošću ne zna kako, kada i pod kojim okolnostima je nastala - to se dogodilo tokom formiranja proto-Zemlje ili već u ranim fazama postojanja formirane planete - sve je to velika misterija. Drugo, apsolutno je nemoguće dobiti uzorke iz Zemljinog jezgra - sigurno niko ne zna od čega se sastoji. Štaviše, svi podaci koje znamo o nukleusu prikupljaju se indirektnim metodama i modelima.

Zašto Zemljino jezgro ostaje vruće?

Da biste pokušali razumjeti zašto se Zemljino jezgro ne hladi tako dugo, prvo morate shvatiti šta je uzrokovalo njegovo zagrijavanje. Naša crijeva, kao i svaka druga planeta, su heterogena, relativno su jasno razgraničeni slojevi različite gustine. Ali to nije uvek bio slučaj: teški elementi su se polako spuštali, formirajući unutrašnje i spoljašnje jezgro, laki su bili potisnuti na vrh, formirajući plašt i zemljinu koru. Ovaj proces se odvija izuzetno sporo i praćen je oslobađanjem topline. Međutim, to nije bio glavni razlog grijanja. Cela masa Zemlje velikom silom pritiska na njeno središte, stvarajući fenomenalan pritisak od približno 360 GPa (3,7 miliona atmosfera), usled čega dolazi do raspada radioaktivnih dugovečnih elemenata sadržanih u jezgru gvožđe-silicijum-nikl. je počelo da se dešava, što je bilo praćeno kolosalnim toplotnim emisijama.

Dodatni izvor grijanja je kinetička energija nastaje kao rezultat trenja između različitih slojeva (svaki sloj rotira nezavisno od drugog): unutrašnje jezgro sa spoljašnjim i spoljašnje sa plaštom.

Utroba planete (proporcije nisu ispunjene). Trenje između tri unutrašnja sloja služi kao dodatni izvor grijanja.

Na osnovu navedenog možemo zaključiti da su Zemlja, a posebno njena utroba, samodovoljna mašina koja se grije. Ali to se ne može nastaviti tako prirodno zauvijek: zalihe radioaktivnih elemenata unutar jezgre polako nestaju i neće ostati ništa za održavanje temperature.

Postaje hladno!

Zapravo, proces hlađenja je već počeo veoma davno, ali se odvija izuzetno sporo - za delić stepena po veku. Prema grubim procjenama, trebat će najmanje milijardu godina da se jezgro potpuno ohladi i zaustavi kemijske i druge reakcije u njemu.

Kratak odgovor: Zemlja, a posebno Zemljino jezgro, je samodovoljna mašina koja se grije. Celokupna masa planete pritišće njeno središte, stvarajući fenomenalan pritisak i time pokreće proces raspadanja radioaktivnih elemenata usled čega se oslobađa toplota.

Naša planeta Zemlja ima slojevitu strukturu i sastoji se od tri glavna dijela: zemljine kore, plašt i jezgro. Šta je centar zemlje? Core. Dubina jezgra je 2900 km, a prečnik oko 3,5 hiljada km. Unutra - monstruozan pritisak od 3 miliona atmosfera i neverovatno visoka temperatura - 5000 °C. Da bi saznali šta se nalazi u centru Zemlje, naučnicima je trebalo nekoliko vekova. Čak ni moderna tehnologija nije mogla prodrijeti dublje od dvanaest hiljada kilometara. Najdublja bušotina, koja se nalazi na poluostrvu Kola, ima dubinu od 12.262 metra. Daleko od centra zemlje.

Istorija otkrića Zemljinog jezgra

Jedan od prvih koji je pogodio o prisustvu jezgra u centru planete bio je engleski fizičar i hemičar Henri Kevendiš krajem 18. veka. Uz pomoć fizičkih eksperimenata izračunao je masu Zemlje i na osnovu njene veličine odredio prosječnu gustoću tvari naše planete - 5,5 g / cm3. Ispostavilo se da je gustina poznatih stijena i minerala u zemljinoj kori otprilike dva puta manja. Iz ovoga je slijedila logična pretpostavka da u centru Zemlje postoji područje više gusta materija- jezgro.

Godine 1897. njemački seizmolog E. Wiechert, proučavajući prolaz seizmoloških valova kroz unutrašnje dijelove Zemlje, uspio je potvrditi pretpostavku o prisutnosti jezgra. A 1910. godine američki geofizičar B. Gutenberg odredio je dubinu njegove lokacije. Nakon toga su se rodile i hipoteze o procesu formiranja jezgra. Pretpostavlja se da je nastala kao rezultat taloženja težih elemenata u centar, a u početku je supstanca planete bila homogena (gasovita).

Od čega je napravljeno jezgro?

Ispitati supstancu čiji se uzorak ne može dobiti kako bi se proučio njen fizički i hemijski parametri, prilično teško. Naučnici treba samo da pretpostave prisustvo određenih svojstava, kao i strukturu i sastav jezgra po indirektnim znakovima. Od posebne pomoći u proučavanju unutrašnje strukture Zemlje bilo je proučavanje širenja seizmičkih talasa. Seizmografi, koji se nalaze na mnogim tačkama na površini planete, bilježe brzinu i vrste prolaznih seizmičkih valova koji nastaju uslijed podrhtavanja zemljine kore. Svi ovi podaci omogućavaju procjenu unutrašnje strukture Zemlje, uključujući i jezgro.

Do danas naučnici sugeriraju da je centralni dio planete heterogen. Šta je u centru Zemlje? Dio uz plašt je tečno jezgro, koje se sastoji od rastopljene materije. Očigledno, sadrži mješavinu željeza i nikla. Ova ideja dovela je naučnike do proučavanja željeznih meteorita, koji su komadići jezgri asteroida. S druge strane, dobijene legure željezo-nikl imaju veću gustinu od očekivane gustine jezgra. Stoga su mnogi naučnici skloni pretpostaviti da se u centru Zemlje, jezgru, nalaze i lakši hemijski elementi.

Geofizičari takođe objašnjavaju postojanje magnetnog polja prisustvom tečnog jezgra i rotacijom planete oko sopstvene ose. Poznato je da elektromagnetno polje oko provodnika nastaje kada struja teče. Otopljeni sloj uz plašt služi kao džinovski provodnik koji nosi struju.

Unutrašnji dio jezgra, uprkos temperaturi od nekoliko hiljada stepeni, čvrst je. To je zbog činjenice da je pritisak u centru planete toliko visok da vrući metali postaju čvrsti. Neki naučnici sugerišu da se čvrsto jezgro sastoji od vodonika, koji pod uticajem neverovatnog pritiska i ogromne temperature postaje poput metala. Dakle, šta je centar Zemlje, čak ni geofizičari još uvijek nisu pouzdani. Ali ako razmotrimo pitanje sa matematičke tačke gledišta, možemo reći da se centar Zemlje nalazi na otprilike 6378 km. sa površine planete.

Zemljino jezgro uključuje dva sloja s graničnom zonom između njih: vanjska tečna ljuska jezgre doseže debljinu od 2266 kilometara, ispod nje se nalazi masivno gusto jezgro, čiji promjer, prema procjenama, doseže 1300 km. Prijelazna zona ima neujednačenu debljinu i postepeno se stvrdne, prelazeći u unutarnje jezgro. Na površini gornjeg sloja temperatura je u području od 5960 stepeni Celzijusa, iako se ovi podaci smatraju približnim.

Približan sastav vanjskog jezgra i metode za njegovo određivanje

Vrlo malo se zna o sastavu čak i vanjskog sloja Zemljinog jezgra, jer nije moguće dobiti uzorke za proučavanje. Glavni elementi od kojih se može sastojati vanjsko jezgro naše planete su željezo i nikal. Naučnici su došli do ove hipoteze kao rezultat analize sastava meteorita, budući da su lutalice iz svemira fragmenti jezgara asteroida i drugih planeta.

Ipak, meteoriti se ne mogu smatrati apsolutno identičnimi u smislu hemijski sastav, pošto su prvobitna kosmička tela bila mnogo manji od Zemlje do veličine. Nakon mnogo istraživanja, naučnici su došli do zaključka da je tečni dio nuklearne supstance jako razrijeđen drugim elementima, uključujući sumpor. To objašnjava njegovu manju gustinu od legura željeza i nikla.

Šta se dešava u vanjskom dijelu jezgra planete?

Vanjska površina jezgra na granici s plaštom je nehomogena. Naučnici sugeriraju da ima različitu debljinu, formirajući neku vrstu unutrašnjeg reljefa. To je zbog stalnog miješanja heterogenih dubokih supstanci. Različiti su po hemijskom sastavu, a imaju i različite gustine, tako da debljina granice između jezgra i plašta može varirati od 150 do 350 km.

Fantasti proteklih godina u svojim radovima opisali su putovanje do centra Zemlje kroz duboke pećine i podzemne prolaze. Da li je to zaista moguće? Nažalost, pritisak na površini jezgra premašuje 113 miliona atmosfera. To znači da bi svaka pećina čvrsto „zalupila“ čak i u fazi približavanja plaštu. Ovo objašnjava zašto na našoj planeti nema pećina dublje od čak 1 km.

Kako se proučava vanjski sloj jezgra?

Naučnici mogu procijeniti kako izgleda jezgro i od čega se sastoji praćenjem seizmičke aktivnosti. Tako je, na primjer, otkriveno da se vanjski i unutrašnji slojevi rotiraju u različitim smjerovima pod utjecajem magnetskog polja. Jezgro Zemlje još uvijek krije desetine neriješenih misterija i čeka nova fundamentalna otkrića.

Zemlja je, zajedno sa drugim telima Sunčevog sistema, nastala od hladnog oblaka gasa i prašine akrecijom čestica koje su je sačinjavale. Nakon pojave planete, započela je potpuno nova faza njenog razvoja, koja se u nauci obično naziva predgeološka.
Naziv perioda je zbog činjenice da najraniji dokazi o prošlim procesima - magmatskim ili vulkanskim stijenama - nisu stariji od 4 milijarde godina. Samo naučnici danas mogu da ih proučavaju.
Predgeološka faza razvoja Zemlje još uvijek je prepuna mnogih misterija. Pokriva period od 0,9 milijardi godina i karakteriše ga široka manifestacija vulkanizma na planeti sa oslobađanjem gasova i vodene pare. U to vrijeme je započeo proces stratifikacije Zemlje u glavne ljuske - jezgro, plašt, koru i atmosferu. Pretpostavlja se da je ovaj proces izazvan intenzivnim meteoritskim bombardovanjem naše planete i topljenjem njenih pojedinačnih delova.
Jedan od ključnih događaja u istoriji Zemlje bilo je formiranje njenog unutrašnjeg jezgra. To se vjerovatno dogodilo u pregeološkoj fazi razvoja planete, kada je sva materija bila podijeljena na dvije glavne geosfere - jezgro i plašt.
Nažalost, pouzdana teorija o formiranju Zemljinog jezgra, koja bi bila potvrđena ozbiljnim naučnim informacijama i dokazima, još ne postoji. Kako je nastalo jezgro Zemlje? Na ovo pitanje naučnici nude dvije glavne hipoteze.
Prema prvoj verziji, tvar odmah nakon formiranja Zemlje bila je homogena.
U potpunosti se sastojao od mikročestica, koje se danas mogu uočiti u meteoritima. Ali nakon određenog vremenskog perioda, ova prvobitno homogena masa je podeljena na teško jezgro, gde je sve gvožđe stakleno, i lakši silikatni omotač. Drugim rečima, kapi rastopljenog gvožđa i teški hemijska jedinjenja naselili u centru naše planete i tamo formirali jezgro, koje je ostalo u velikoj meri rastopljeno do danas. Kako su teški elementi težili središtu Zemlje, lagane šljake su, naprotiv, lebdjele - do vanjskih slojeva planete. Danas ovi laki elementi čine gornji plašt i zemljinu koru.
Zašto je došlo do takve diferencijacije materije? Smatra se da se Zemlja odmah po završetku procesa svog formiranja počela intenzivno zagrijavati, prvenstveno zbog energije koja se oslobađa u procesu gravitacijske akumulacije čestica, kao i zbog energije radioaktivnog raspada pojedinačnih hemijskih elemenata.
Dodatno zagrijavanje planete i formiranje legure željeza i nikla, koja se zbog svoje značajne specifične težine postepeno spuštala u centar Zemlje, olakšano je navodnim meteoritskim bombardiranjem.
Međutim, ova hipoteza se suočava sa određenim poteškoćama. Na primjer, nije sasvim jasno kako je legura željeza i nikla, čak ni u tečno stanje bio u stanju da se spusti više od hiljadu kilometara i stigne do regiona jezgra planete.
Prema drugoj hipotezi, jezgro Zemlje je nastalo od željeznih meteorita koji su se sudarili s površinom planete, a kasnije je obraslo silikatnom ljuskom kamenih meteorita i formiralo je plašt.

U ovoj hipotezi postoji ozbiljan nedostatak. U ovoj situaciji, u svemiru, željezni i kameni meteoriti bi trebali postojati odvojeno. Moderna istraživanja pokazuju da su željezni meteoriti mogli nastati samo u utrobi planete koja se raspala pod značajnim pritiskom, odnosno nakon formiranja našeg Sunčevog sistema i svih planeta.
Prva verzija izgleda logičnije, jer predviđa dinamičku granicu između Zemljinog jezgra i plašta. To znači da bi se proces razdvajanja materije između njih mogao nastaviti na planeti još jako dugo. dugo vrijeme, čime je izvršio veliki uticaj na dalju evoluciju Zemlje.
Dakle, ako za osnovu uzmemo prvu hipotezu o formiranju jezgra planete, onda se proces diferencijacije materije protezao za oko 1,6 milijardi godina. Zbog gravitacione diferencijacije i radioaktivnog raspada osigurano je odvajanje materije.
Teški elementi potonuli su samo do dubine ispod koje je supstanca bila toliko viskozna da željezo više nije moglo potonuti. Kao rezultat ovog procesa nastao je vrlo gust i težak prstenasti sloj rastopljenog željeza i njegovog oksida. Nalazio se iznad lakše supstance primordijalnog jezgra naše planete. Nadalje, lagana silikatna tvar je istisnuta iz središta Zemlje. Štaviše, istisnut je na ekvatoru, što je, možda, označilo početak asimetrije planete.
Pretpostavlja se da je tokom formiranja željeznog jezgra Zemlje došlo do značajnog smanjenja zapremine planete, zbog čega se njena površina do sada smanjila. Laki elementi i njihovi spojevi koji su "izronili" na površinu formirali su tanku primarnu koru, koja se, kao i sve planete zemaljske grupe, sastojala od vulkanskih bazalta prekrivenih odozgo slojem sedimenata.
Međutim, nije moguće pronaći žive geološke dokaze o prošlim procesima povezanim sa formiranjem Zemljinog jezgra i plašta. Kao što je već rečeno, najstarije stene na planeti Zemlji stare su oko 4 milijarde godina. Najvjerovatnije, na početku evolucije planete, pod utjecajem visokih temperatura i pritisaka, primarni bazalti su se metamorfizirali, topili i transformirali u nama poznate granit-gnajs stijene.
Šta je jezgro naše planete, koje je formirano, vjerovatno, u najranijim fazama razvoja Zemlje? Sastoji se od spoljašnje i unutrašnje ljuske. Prema naučnim pretpostavkama, na dubini od 2900-5100 km nalazi se spoljno jezgro, koje po svom fizička svojstva približava tečnosti.
Vanjsko jezgro je mlaz rastopljenog željeza i nikla, dobar provodnik električne energije. Sa ovim jezgrom naučnici povezuju nastanak Zemljinog magnetnog polja. Razmak od 1270 km koji je ostao do centra Zemlje zauzima unutrašnje jezgro koje je 80% gvožđa i 20% silicijum dioksida.
Unutrašnje jezgro je tvrdo i visoke temperature. Ako je spoljašnji direktno povezan sa plaštom, onda unutrašnje jezgro Zemlje postoji samo po sebi. Njegovu tvrdoću, uprkos visokim temperaturama, osigurava gigantski pritisak u centru planete, koji može dostići 3 miliona atmosfera.
Mnogi hemijski elementi kao rezultat prelaze u metalno stanje. Stoga se čak sugeriralo da se unutrašnje jezgro Zemlje sastoji od metalnog vodonika.
Gusto unutrašnje jezgro ima ozbiljan uticaj na život naše planete. U njemu je koncentrisano planetarno gravitaciono polje koje sprečava raspršivanje lakih gasnih školjki, hidrosfere i geosferskih slojeva Zemlje.
Vjerovatno je takvo polje karakteristično za jezgro još od formiranja planete, kakva god ona tada bila po svom hemijskom sastavu i strukturi. To je doprinijelo kontrakciji formiranih čestica u centar.
Ipak, nastanak jezgra i proučavanje unutrašnje strukture Zemlje je najhitniji problem za naučnike koji su blisko uključeni u istraživanja geološka istorija naša planeta. Do konačnog rješenja ovog pitanja još je daleko. Kako bi se izbjegle razne kontradikcije, moderna nauka prihvaćena je hipoteza da je proces formiranja jezgra počeo da se odvija istovremeno sa formiranjem Zemlje.

U pravcu arhipelaga Severnaya Zemlya brzinom od 55 kilometara godišnje. Naučnici sugerišu da se sprema promena polova zbog nemira u tečnom delu jezgra planete, nedostupnom direktnim posmatranjima. Šta se tamo tačno dešava, teško je razumeti, ali postoje mnoge hipoteze.

Misija u "svijet željeza"

NASA će 2022. godine poslati uređaj na asteroid Psiha, koji se nalazi između Marsa i Jupitera. Zove se gvozdeni svet.

Pretpostavlja se da je Psiha jezgro planete zemaljske grupe, koja je izgubila svoje vanjske ljuske. Zajedno sa Zemljom i Venerom, ova planeta je nastala u blizini Sunca, ali onda se nešto dogodilo. Možda je to katastrofa, a možda je za sve krivo opetovano zagrijavanje planete Zemlje – ugrušci materije od kojih se formiraju planete.

Naučnici svakako žele da uđu u „svijet željeza“, a ne samo radi geološkog istraživanja ležišta u interesu naših potomaka. Prije svega - pobliže istražiti analognu Zemljinu jezgru.

Zašto je gvozdeno jezgro

Zemljino jezgro je zanimljiv objekat. Njegov sastav i temperatura odražavaju se na slojeve i atmosferu iznad njih. Jezgro je izvor magnetnog polja, zahvaljujući kojem je nastao život. Na istom mjestu - ključ misterije formiranja zemaljskih planeta.

Unutrašnjost Zemlje istražuje se pomoću seizmičkih valova i modeliranja. Grubo govoreći, planeta se sastoji od gornje ljuske - kore, plašta i jezgra.

Da je jezgro željezo svjedoči nekoliko činjenica. Zemlja ima svoje magnetsko polje, kao da je dipol umetnut duž ose rotacije. Plašt ne može generirati takvo polje, preslabo provodi električnu energiju. Prema geodinamo modelu, samo provodni fluid je sposoban za to. To znači da je dio jezgra tečan. Gvožđe je jedan od najzastupljenijih elemenata u Sunčevom sistemu. To potvrđuje njegovo obilje u meteoritima.

Elastični S-talasi ne prolaze u vanjski dio jezgra, što znači da je tečno. Unutrašnji dio jezgre polumjera od oko 1221 kilometar slabo širi S-valove - prema tome, ili je čvrst ili u stanju koje simulira tvrdoću. Granica između dva sloja u jezgru je prilično jasna, kao i između jezgra i donjeg plašta.

Vjeruje se da je jezgro željezo, sa malim nečistoćama nikla (na to ukazuje sastav željeznih meteorita), silicija, sulfida i kisika.

Neke karakteristike prolaska seizmičkih talasa sugerišu da se unutrašnje čvrsto jezgro rotira nešto brže od plašta i kore, za oko 0,15 stepeni godišnje.

Kada i kako je nastalo Zemljino jezgro? Koliki je odnos hemijskih elemenata u njemu? Zašto nije homogena? Koja je temperatura tamo? Gdje je izvor energije? I što je najvažnije, zašto se jezgro uopće formiralo unutar planete? Za svako od ovih i mnoga druga pitanja postoji mnogo hipoteza.

Koji od blizanaca ima sreće

Venera se smatra blizankom Zemlje - samo je nešto manja po masi i veličini. Ali trenutni uslovi na njegovoj površini su potpuno drugačiji. Zemlja ima svoje magnetno polje, atmosferu i biosferu.

Prema naučnicima iz Njemačke, Japana i Francuske, slojevitost takvih tijela kao što je Zemlja je ujednačena i stabilna, svaki sloj je homogen. Da bi se jezgro pokazalo dvoslojnim i nehomogenim, negdje pri kraju procesa, planeta je morala doživjeti vrlo snažan udar drugog masivnog tijela. Dio "vanzemaljske" supstance ostao je u utrobi Zemlje, dio je izbačen u orbitu, gdje je potom formiran Mjesec. Od udara se unutrašnjost planete pomiješala, što je dovelo do djelomičnog topljenja jezgra.

Postoji još jedna hipoteza: spontana kristalizacija taline gvožđa. Međutim, za to se mora ohladiti na hiljadu Kelvina, što je nemoguće.

Kreiranje magnetnog štita

Odnos radioaktivnih izotopa olova ukazuje na starost jezgra: oko četiri i pol milijarde godina. Ne zna se kada je nastalo magnetno polje. Njegovi tragovi se već nalaze u najstarijim stenama Zemlje, starim 3,5 milijardi godina.

Prema geodinamo modelu, Zemljino magnetsko polje zahtijeva provodljiv fluid čija je rotacija praćena miješanjem.

Problem je u tome što se magnetsko polje brzo rotirajućih tečnosti raspada prije ili kasnije. Sudeći prema geološkim podacima, intenzitet Zemljinog magnetnog polja nije se mijenjao u nama vidljivom periodu. Mora postojati neki stalni moćni izvor energije.

Za ovu ulogu su dva kandidata. Toplinska konvekcija, koja je moguća ako je unutrašnje jezgro toplije od vanjskog, i kompoziciona konvekcija, odnosno kretanje elemenata iz jednog dijela u drugi. To znači da se tvrdi dio kernela povećava. Ali ne treba se bojati potpunog očvršćavanja. Za to će biti potrebno više od milijardu godina.

MOSKVA, 12. februara - RIA Novosti. Američki geolozi kažu da unutrašnje jezgro Zemlje nije moglo nastati 4,2 milijarde godina Zemlje u obliku u kojem ga naučnici danas zamišljaju, jer je to nemoguće sa stanovišta fizike, navodi se u članku objavljenom u časopisu. EPS pisma.

"Ako se jezgro mlade Zemlje sastoji u potpunosti od čiste, homogene tečnosti, onda unutrašnja jezgra u principu ne bi trebalo da postoji, jer se ova materija ne bi mogla ohladiti do onih temperatura na kojima je bilo moguće njeno formiranje. Shodno tome, u ovom slučaju, jezgro može biti nehomogenog sastava, a postavlja se pitanje kako je to postalo. To je paradoks koji smo otkrili“, kaže Džejms Van Orman (James Van Orman) sa Univerziteta Case Western Reserve u Klivlendu (SAD).

U dalekoj prošlosti, jezgro Zemlje je bilo potpuno tečno, i nije se sastojalo od dva ili tri, kako neki geolozi danas sugerišu, sloja - unutrašnjeg metalnog jezgra i taline gvožđa i lakših elemenata koji ga okružuju.

U tom stanju, jezgro se brzo ohladilo i izgubilo energiju, što je dovelo do slabljenja magnetskog polja koje stvara. Nakon nekog vremena, ovaj proces je dostigao određenu kritičnu tačku, a središnji dio jezgra se "zamrznuo", pretvarajući se u čvrstu metalnu jezgru, što je bilo praćeno naletom i porastom jačine magnetskog polja.

Vrijeme ove tranzicije izuzetno je važno za geologe, jer nam omogućava da grubo procijenimo koliko se brzo Zemljino jezgro danas hladi i koliko će dugo trajati magnetni "štit" naše planete, štiteći nas od djelovanja kosmičkih zraka i Zemljina atmosfera - od solarnog vjetra.

Geolozi su otkrili šta preokreće Zemljine magnetne poloveŠvicarski i danski geolozi vjeruju da magnetni polovi povremeno mijenjaju mjesta zbog neobičnih valova unutar tečnog jezgra planete, povremeno preuređujući njegovu magnetnu strukturu dok se kreće od ekvatora do polova.

Sada, kako primjećuje Van Orman, većina naučnika vjeruje da se to dogodilo u prvim trenucima života Zemlje zahvaljujući fenomenu čiji se analog može naći u atmosferi planete ili u aparatima za gazirane napitke u restoranima brze hrane.

Fizičari su davno otkrili da neke tečnosti, uključujući vodu, ostaju tečne na temperaturama mnogo nižim od tačke smrzavanja, ako unutra nema nečistoća, mikroskopskih kristala leda ili snažnih vibracija. Ako ga je lako protresti ili baciti trunu prašine u njega, tada se takva tekućina smrzava gotovo trenutno.

Nešto slično, prema geolozima, dogodilo se prije oko 4,2 milijarde godina unutar Zemljinog jezgra, kada se njegov dio iznenada kristalizirao. Van Orman i njegove kolege pokušali su da reproduciraju ovaj proces koristeći kompjuterske modele unutrašnjosti planete.

Ovi proračuni su neočekivano pokazali da unutrašnje jezgro Zemlje ne bi trebalo da postoji. Pokazalo se da se proces kristalizacije njegovih stijena veoma razlikuje od ponašanja vode i drugih prehlađenih tekućina - za to je potrebna ogromna temperaturna razlika, više od hiljadu kelvina, i impresivna veličina "zrna prašine", čiji bi prečnik trebao biti oko 20-45 kilometara.

Kao rezultat, najvjerovatnija su dva scenarija - ili je jezgro planete trebalo potpuno zamrznuti, ili je i dalje trebalo da ostane potpuno tečno. Oboje nije tačno, jer Zemlja ima unutrašnje čvrsto i spoljašnje tečno jezgro.

Drugim riječima, naučnici još uvijek nemaju odgovor na ovo pitanje. Van Orman i njegove kolege pozivaju sve geologe Zemlje da razmisle o tome kako bi se dovoljno veliki "komad" gvožđa mogao formirati u plaštu planete i "utopiti" se u njenom jezgru, ili da pronađu neki drugi mehanizam koji bi objasnio kako je podeljen na dva dela.