Miezul Pământului

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 6 iunie 2021; verificările necesită 7 modificări .

Miezul Pământului  este partea centrală, cea mai adâncă a planetei Pământ , geosfera , situată sub mantaua Pământului și, probabil, constând dintr- un aliaj fier - nichel cu un amestec de alte elemente siderofile . Adâncime - 2900 km. Raza medie a sferei este de 3500 km. Este împărțit într-un miez interior solid cu o rază de aproximativ 1300 km și un miez exterior lichid cu o grosime de aproximativ 2200 km, între care se distinge uneori o zonă de tranziție [1] . Temperatura de pe suprafața nucleului solid al Pământului ajunge probabil la 6230±500 K (5960±500 °C) [2] [3] , în centrul nucleului densitatea poate fi de aproximativ 12,5 t/m³, presiunea este de până la 3,7 milioane atm (375 GPa). Masa miezului este de 1,932⋅1024 kg .

Se cunosc foarte puține lucruri despre miez - toate informațiile sunt obținute prin metode indirecte geofizice sau geochimice. Mostre din materialul de bază nu sunt încă disponibile.

Istoria studiului

Probabil, una dintre primele presupuneri despre existența unei regiuni cu densitate mare în interiorul Pământului a fost făcută de Henry Cavendish , care a calculat masa și densitatea medie a Pământului și a descoperit că aceasta este mult mai mare decât densitatea caracteristică rocilor care apar pe suprafața pământului [4] .

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 .

În 1922, fondatorul geochimiei , V. M. Goldshmidt , a sugerat că nucleul a fost format prin diferențierea gravitațională a Pământului primar în timpul creșterii sale sau mai târziu.

O ipoteză alternativă că miezul de fier a apărut chiar și într-un nor protoplanetar a fost dezvoltată de savantul german A. Eiken (1944), savantul american E. Orovan și omul de știință sovietic A. P. Vinogradov (anii 1960-1970).

În 1941, Kuhn și Ritman , pe baza ipotezei identității compoziției Soarelui și a Pământului și pe calculele tranziției de fază în hidrogen, au sugerat că miezul Pământului este format din hidrogen metalic . [5] [6] Această ipoteză nu a fost testată experimental. Experimentele de compresie de șoc au arătat că densitatea hidrogenului metalic este cu aproximativ un ordin de mărime mai mică decât densitatea nucleului. Cu toate acestea, mai târziu, această ipoteză a fost adaptată pentru a explica structura planetelor gigantice - Jupiter , Saturn și altele. Până de curând, se presupunea că câmpul magnetic al unor astfel de planete apare tocmai în miezul metalic de hidrogen.

Dar în 2016, oamenii de știință din Statele Unite și Marea Britanie, după ce au creat condiții apropiate de nucleu cu compresie instantanee, creând o presiune de 1,5 milioane de atmosfere și temperaturi ridicate de câteva mii de grade, au reușit să obțină a treia stare intermediară a hidrogenului . 7] , în care are proprietăți atât ale metalului, cât și ale gazului. În această stare, nu transmite lumină vizibilă, spre deosebire de radiația infraroșie, motiv pentru care a fost numit „hidrogen întunecat”. Mai mult, hidrogenul întunecat, spre deosebire de hidrogenul metalic, se încadrează perfect în modelul structurii planetelor gigantice.[ semnificația faptului? ] , în special, explică de ce straturile superioare ale giganților gazosi sunt mult mai calde decât ar trebui să fie, transferând energie din miez și, deoarece are și conductivitate electrică, deși mai proastă decât hidrogenul metalic, joacă același rol ca și miezul exterior. pe Pământ. [opt]

În plus, V. N. Lodochnikov și W. Ramsay au sugerat că mantaua inferioară și miezul au aceeași compoziție chimică - la limita miez-manta la 1,36 Mbar, silicații de manta trec într-o fază metalică lichidă (miez de silicat metalizat) [9] .

În 2015, a devenit cunoscut faptul că există un al treilea strat în partea lichidă a miezului. Analiza undelor seismice a permis unui grup de geologi condus de profesorul Xiaodong Song de la Universitatea din Illinois să concluzioneze că nucleul Pământului nu este în două straturi, ci în trei straturi [10] [11] [12] .

Noul studiu, publicat inițial în Physics of the Earth and Planetary Interiors, sugerează că starea nucleului interior al planetei noastre variază de la solid la semi-moale și chiar lichid.

„Cu cât studiem mai mult [nucleul], cu atât mai mult ne dăm seama că nu este doar o bucată plictisitoare de fier”, a spus Jessica Irving, seismolog la Universitatea Bristol din Anglia, comentând studiul. „Găsim o nouă lume ascunsă.” [13]

Compoziția nucleului

Există doar date indirecte despre compoziția nucleului, obținute în diverse moduri. Aparent, dintre materialele disponibile, meteoriții de fier sunt cel mai aproape ca compoziție de miezul pământului , care sunt fragmente din nucleele de asteroizi și protoplanete . Cu toate acestea, meteoriții de fier nu pot da o idee exactă despre substanța miezului pământului, deoarece s-au format în corpuri mult mai mici, ceea ce înseamnă în diferite condiții fizico-chimice.

Pe de altă parte, studiile seismice oferă dimensiunea exactă a miezului [14] , iar densitatea acestuia este cunoscută din datele gravimetrice , iar acest lucru impune restricții suplimentare asupra compoziției sale. Deoarece densitatea miezului este cu aproximativ 5-10% mai mică decât densitatea aliajelor fier-nichel, se presupune că miezul Pământului conține mai multe elemente ușoare decât meteoriții de fier [14] . Printre candidații probabili: sulf , oxigen , siliciu , carbon , fosfor , hidrogen [14] .

În cele din urmă, compoziția miezului poate fi estimată din considerente geochimice și cosmochimice. Dacă se calculează cumva compoziția primară a Pământului și se calculează ce proporție de elemente este în alte geosfere, atunci se poate construi astfel estimări ale compoziției nucleului. Experimentele la temperatură înaltă și la presiune înaltă privind distribuția elementelor între fazele de fier topit și silicat sunt de mare ajutor în astfel de calcule.

Compoziția chimică a miezului
Sursă Si , % în greutate Fe , % în greutate Ni , % în greutate S , % în greutate O , % în greutate Mn , ppm Cr , ppm Co , ppm P , ppm
Allegre şi colab., 1995, Tabelul 2 p. 522 7.35 79,39 ± 2 4,87 ± 0,3 2,30±0,2 4,10±0,5 5820 7790 2530 3690
Mc Donough, 2003, Tabelul 4 p. 556 6.0 85,5 5.20 1,90 ~0 300 9000 2500 2000

În aprilie 2015, oamenii de știință de la Universitatea Oxford au propus o teorie conform căreia conținutul de uraniu din nucleul Pământului este cu câteva părți la miliard mai mare decât se credea anterior [15] . O astfel de declarație a dus la difuzarea în presă a unor note de mare profil despre presupusa descoperire a unui nucleu de uraniu în apropierea Pământului [16] .

Câmpul magnetic al Pământului

Câmpul magnetic al Pământului este creat de structurile interne ale planetei. Există o concepție greșită că este creat de materialele feromagnetice ale miezului interior (ca un magnet permanent) [17] , deși proprietățile feromagnetice ale fierului dispar la temperaturi peste punctul Curie . Ipoteza general acceptată pentru a explica formarea câmpului magnetic al Pământului se numește geodinam . Potrivit acestuia, câmpul magnetic se formează datorită mișcării unui lichid conductor electric în miezul exterior. [18] [19]

Vezi și

Note

  1. ↑ D. Yu. Pushcharovsky, Yu. M. Pushcharovsky (MSU), Compoziția și structura mantalei Pământului // Soros Educational Journal No. 11 1998
  2. ↑ S. Anzellini, A. Dewaele, M. Mezouar, P. Loubeyre, G. Morard. Topirea fierului la limita nucleului interior al Pământului pe baza difracției rapide de raze X  (engleză)  // Science  : journal. - 2013. - 26 aprilie ( vol. 340 , nr. 6131 ). - P. 464-466 . - doi : 10.1126/science.1233514 .
  3. ↑ Centrul Pământului este cu 1000 de grade mai fierbinte decât se credea anterior // European Synchrotron Radiation Facility, 25-04-2013;
    traducere scurtă - Fizicienii au clarificat temperatura nucleului pământului // Lenta.ru, 26 aprilie 2013: „Temperatura nucleului solid de fier al Pământului, după cum au stabilit oamenii de știință, este de aproximativ 6 mii de grade Celsius. Este cu o mie de grade mai mare decât estimările anterioare.”
  4. ↑ Henry Cavendish . www.tsput.ru Preluat: 31 iulie 2018.
  5. ↑ Kuskov O. L., Khitarov N. I. (1982) „Thermodynamics and geochemistry of the core and mantle of the Earth. M .: Nauka, 1982 „p. 127:” La mijlocul secolului XX. există ipoteze despre compoziţia nefierică a miezului. W. Kuhn și A. Ritman [513], pe baza ipotezei identității compozițiilor Soarelui și a Pământului și pe calculele tranziției de fază în hidrogen [666], au propus ipoteza unui nucleu format din hidrogen metalic.”
  6. ↑ Kuhn W, Rittmann A. Über den Zustand des Erdinnern und seine Enstehung aus einem homogenen Urzustand - Geologische Rundschau, 1941, vol. 32., numărul 3, p. 215-256. doi:10.1007/BF01799758 , ISSN 0016-7835
  7. ↑ R. Stewart McWilliams, D. Allen Dalton, Mohammad F. Mahmood, Alexander F. Goncharov. Proprietăți optice ale hidrogenului fluid la tranziția la o stare de conducere  // Physical Review Letters. — 22.06.2016. - T. 116 , nr. 25 . - S. 255501 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.116.255501 .
  8. ↑ Ivan Ortega, Dark hydrogen a explicat misterele planetelor gigant L!FE #SCIENCE 06/28/2016 by Optical Properties of Fluid Hydrogen at the Transition to a Conducting State 2016. doi : 10.1103/PhysRevLett.116.25551
  9. ↑ E.N. Lyustikh, doctor în fizică și matematică. Științe ale Academiei de Științe a URSS. Misterele intestinelor profunde  // http://neotec.ginras.ru/ . — 1967.
  10. ↑ Miezul Pământului s-a dovedit a fi o „matryoshka” cu trei straturi, au aflat geologii . RIA Novosti - Stiinta (9 februarie 2015).
  11. ↑ Știri științifice. Miezul interior al Pământului este structurat. Conține încă un nucleu , VSEGEI (17 februarie 2015). Preluat la 14 mai 2015.
  12. ↑ Tao Wang, Xiaodong Song, Han H. Xia. „ Anizotropia ecuatorială în partea interioară a nucleului interior al Pământului din autocorelarea codului de cutremur ”. Nature Geoscience 2015 doi:10.1038/ngeo2354 (09 februarie 2015)
  13. ↑ Rhett Butler, Seiji Tsuboi. Reflexii seismice antipodale asupra structurilor de viteză a undelor de forfecare din nucleul interior al Pământului  //  Fizica Pământului și Interioarele Planetare. — 2021-12-01. — Vol. 321 . — P. 106802 . — ISSN 0031-9201 . - doi : 10.1016/j.pepi.2021.106802 .
  14. ↑ 1 2 3 Formarea Miezului Pământului , 2007
  15. ↑ Carlson RW (2015) Știința planetară: O nouă rețetă pentru formarea Pământului. doi : 10.1038/520299a
  16. ↑ Oamenii de știință de la Universitatea Oxford au propus o teorie conform căreia nucleul Pământului este format din uraniu radioactiv.
  17. ↑ http://www.earthlearningidea.com/PDF/147_Core.pdf pagina 2, „concepție greșită larg răspândită că o dovadă că miezul este făcut din nichel-fier este că acestea sunt materiale magnetice care cauzează câmpul magnetic al Pământului. ."
  18. ↑ Câmpul magnetic al Pământului
  19. ↑ The geodynamo Arhivat 25 noiembrie 2013 la Wayback Machine // EPS 122: prelegerea 7

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Pământ
Istoria Pământului Planeta Pământ
Proprietățile fizice ale Pământului
Scoici ale Pământului
Geografie
și geologie
Mediu inconjurator
Vezi si
  • Categoria „ Natura ”
  • Portalul „Știință”
 Scoici ale Pământului
Extern Modelul straturilor pământului.png
Intern
Latra
Manta
Nucleu