Што знаходзіцца ў цэнтры Зямлі?

Чалавек змог трапіць ва ўсе куткі нашай планеты. Ён заваёўваў зямлі, лётаў у паветры і спускаўся на дно акіянаў. Ён нават змог трапіць у космас і высадзіцца на Месяц. Але ні адзін чалавек не змог трапіць да ядра нашай планеты.

загадкі планеты

Мы нават не змаглі наблізіцца. Цэнтр нашай планеты знаходзіцца на адлегласці 6000 кіламетраў ад яе паверхні, і нават знешняя частка ядра размешчана на 3000 кіламетраў ніжэй, чым жыве чалавек. Самая глыбокая свідравіна, якую калі-небудзь ўдавалася зрабіць чалавеку, размешчаная на тэрыторыі Расіі, але яна сыходзіць ўніз на нейкія 12,3 кіламетра.

Усе значныя падзеі на планеце таксама здараюцца бліжэй да паверхні. Лава, якую вывяргаюць вулканы, прыходзіць у вадкі стан на глыбіні ў некалькі сотняў кіламетраў. Нават алмазы, для адукацыі якіх неабходна цяпло і ціск, утвараюцца на глыбіні 500 кіламетраў.

Усё, што знаходзіцца ўнізе, ахутана таямніцай. І здаецца неспасціжным. І ўсё ж мы ведаем на здзіўленне шмат пра зямное ядры. У навукоўцаў нават ёсць некаторыя ўяўленні пра тое, як адбывалася яго фарміраванне мільярды гадоў таму. І ўсё гэта без адзінага фізічнага ўзору. Але як жа яно было выяўлена?

маса Зямлі

Добры спосаб - гэта падумаць аб масе, якую мае Зямля. Мы можам ацаніць масу нашай планеты, назіраючы за уздзеяннем яе гравітацыі на аб'екты, якія знаходзяцца на паверхні. Аказваецца, маса Зямлі складае 5,9 секстиллионов тон. Гэты лік 59 з наступнымі 20 нулямі. І няма ніякіх прыкмет, што на яе паверхні ёсць што-небудзь такое масіўнае.

Шчыльнасць матэрыялаў на паверхні Зямлі значна ніжэй, чым шчыльнасць планеты ў сярэднім. Гэта значыць, што ўнутры яе знаходзіцца нешта з значна большай шчыльнасцю.

Акрамя таго, большая частка масы Зямлі павінна быць размешчана па кірунку да яе цэнтра. Таму наступным крокам трэба будзе высветліць, якія цяжкія металы фармуюць яе ядро.

Склад ядра Зямлі

Навукоўцы мяркуюць, што зямное ядро практычна напэўна складаецца з жалеза. Лічыцца, што яго колькасць дасягае 80%, хоць дакладная лічба дагэтуль з'яўляецца тэмай для абмеркавання.

Галоўнае сведчанне гэтаму - велізарная колькасць жалеза ў Сусвеце. Гэта адзін з дзесяці найбольш распаўсюджаных элементаў у нашай галактыцы, і ён часта сустракаецца ў метэарыты. Улічваючы такое яго колькасць, на паверхні Зямлі жалеза сустракаецца нашмат радзей, чым таго можна было б чакаць. Таму існуе тэорыя, што, калі адбываўся працэс фарміравання Зямлі 4,5 мільярда гадоў таму, большасць жалеза апынулася ў складзе ядра.

Менавіта таму ядро складае асноўную частку масы нашай планеты, і вялікая частка жалеза таксама знаходзіцца ў ім. Жалеза з'яўляецца адносна шчыльным элементам у натуральных для нас умовах, а пад моцным ціскам у цэнтры Зямлі яно мае яшчэ больш высокую шчыльнасць. Таму на жалезнае ядро будзе прыходзіцца ўся гэтая не дастае да паверхні маса. Але ўзнікае пытанне. Як так атрымалася, што асноўная маса жалеза сканцэнтравалася ў ядры?

Сакрэты фарміравання зямнога ядра

Жалеза павінна было нейкім чынам у літаральным сэнсе імкнуцца да цэнтра Зямлі. І не адразу можна зразумець, як гэта здарылася.

Большая частка пакінутай масы Зямлі складаецца з горных парод, якія называюцца сілікатаў, і расплаўленае жалеза спрабуе прайсці скрозь іх. Сапраўды гэтак жа, як вада здольная фармаваць кроплі на тоўсты паверхні, жалеза збіраецца ў маленькія рэзервуары, адкуль не можа далей распаўсюджвацца або расходавацца.

У 2013 годзе навукоўцы Стэнфардскага ўніверсітэта ў Каліфорніі (ЗША) выявілі магчымае рашэнне. Іх цікавіла, што адбываецца, калі і жалеза, і сілікаты схільныя моцнаму ціску, так як гэта было калісьці ў цэнтры Зямлі. Навукоўцам атрымалася прымусіць расплаўленае жалеза прайсці скрозь сілікаты, ствараючы ціск з дапамогай алмазаў. На самай справе высокі ціск змяняе ўзаемадзеянне жалеза і сілікатаў. Пры больш высокіх цісках утворыцца расплаўленая сетку. Такім чынам, можна меркаваць, што на працягу мільярдаў гадоў жалеза паступова выцяснялася ўніз скрозь горныя пароды, пакуль не дасягнула ядра.

памеры ядра

Напэўна, вы таксама здзіўлены тым, адкуль навукоўцам вядомыя памеры ядра. Што прымушае іх думаць, што яно размешчана на глыбіні 3000 кіламетраў ад паверхні. Адказ крыецца ў сейсмалогіі.

У выпадку землятрусу ударныя хвалі разыходзяцца па ўсёй планеце. Сейсмолагі запісваюць гэтыя ваганні. Гэта тое ж самае, калі б мы ўдарылі па адным баку планеты гіганцкім малатком, а з другога боку слухалі створаны шум.

Вялікая колькасць дадзеных было атрымана падчас землятрусу ў Чылі, якое адбылося ў 1960 годзе. Усе сейсмалагічныя станцыі на Зямлі змаглі запісаць штуршкі ад гэтага землятрусу. У залежнасці ад кірунку, якое прымаюць гэтыя ваганні, яны праходзяць скрозь розныя часткі Зямлі, і гэта ўплывае на тое, як яны «гучаць» у іншых месцах планеты.

У самым пачатку гісторыі сейсмалогіі стала ясна, што некаторыя ваганні губляюцца. Чакалася, што так званыя S-хвалі з'явяцца з другога боку планеты, але гэтага так і не адбылося. Прычына гэтага была простай. S-хвалі маглі адлюстроўвацца толькі праз цвёрды матэрыял і не маглі зрабіць гэтага праз вадкасць. Такім чынам, яны павінны былі праходзіць скрозь нешта расплаўленае ў цэнтры Зямлі. Даследуючы шляху праходжання S-хваляў, высветлілі, што цвёрдая парода ператвараецца ў вадкасць на адлегласці 3000 кіламетраў ўнізе. Гэта дазволіла выказаць здагадку, што зямное ядро мае вадкую структуру. Але сейсмолагаў чакаў яшчэ адзін сюрпрыз.

Структура зямнога ядра

У 1930 гады дацкая сейсмолаг Інзе Леман заўважыла, што іншы выгляд хваляў, названы P-хвалямі, можа праходзіць праз зямное ядро і быць выяўленым на другім канцы планеты. Так навукоўцы прыйшлі да высновы, што ядро дзеліцца на два пласта. Ўнутранае ядро, якое пачынаецца на глыбіні прыблізна 5000 кіламетраў ад паверхні, на самай справе з'яўляецца цвёрдым рэчывам. А вось знешняе сапраўды знаходзіцца ў вадкім стане. Гэтая ідэя была пацверджана ў 1970 годзе, калі больш адчувальныя сейсмографы выявілі, што P-хвалі сапраўды маглі праходзіць скрозь ядро, а ў некаторых выпадках адхіляцца ад яго пад вуглом. Вядома, іх па-ранейшаму можна было пачуць на другім канцы планеты.