Zašto jezgra zemlje. Misterij zemljine jezgre: odakle dolazi magnetsko polje našeg planeta

Pokušat ću objasniti na primjeru bazena.

Prva pogreška – ne prikupljaju se činjenice.

Oni su vrlo heterogeni i grupiraju se u sustave na različitim udaljenostima od povijesnog središta znanja. To je najvažnije. Znanost ne skuplja činjenice ispod bazena, ona prilagođava bazen činjenicama. Vi mislite drugačije, a radite suprotno, to je zabluda, jer izbacujete one činjenice koje će neminovno proturječiti vašem bazenu, odnosno jednostavno ne vidite te činjenice, ignorirate ih.

Dalje, sve ovisi o stupnju spoznaje, nalaze se mnogi bazeni, oni koji pokrivaju većinu činjenica prihvaćaju se kao relativno istiniti i naknadno se koriste kao relativno znanje, koje u praksi postaje apsolutno znanje, a činjenice koje ne padaju, pažnja na praksi deklariraju se kao pogreška, na primjer, 49%, 30% itd. na 0% (ovo je odraz napretka bazena, što je nemoguće s razmišljanjem koje imate). I vidiš samo to, jer te tako uče u školi, da je to znanje konstanta, to je samo obilježje nastavne metode, grubo rečeno, stalno te varaju, govoreći da je to znanje apsolutno, i znanost uopće. kaže da je to znanje relativno, to je normalno, jer tako je naš mozak uređen, inače ne bi mogao učiti, nije znanost nesavršena, nego je naš mozak nesavršen. I samo u uskoj specijalizaciji mozak počinje razmišljati u apstraktnim znanstvenim konceptima, to su specijalisti, o tome sam govorio gore.

Ali to je praksa, a znanstvena teorija, o kojoj je riječ o postupnom pronalaženju novih bazena, pronalazi onaj zadnji, u koji na određenoj udaljenosti stanu SVE činjenice iz date skupine, prije toga su se bazeni nazivali hipotezama, a ovaj mega- bazen se zove teorija (ovo je stara klasifikacija, danas su sve hipoteze), i što je najvažnije, predviđa SVE nove činjenice koje se pojavljuju u određenoj skupini, na određenoj udaljenosti.

Danas smo u fazi mega basena u većini područja znanja, a ono što vi iznosite su stari baseni koji više nisu potrebni, jer su neučinkoviti, odnosno ne odbacuju se činjenice, nego baseni.

Sada, nadalje, čim smo shvatili jednu skupinu činjenica, počeli smo vidjeti drugu skupinu činjenica, koje su grupirane na većoj udaljenosti od centra znanja i koje jednostavno nismo mogli mjeriti i vidjeti prije i gradili hipoteze o njima na temelju činjenica koje leže na granicama, odnosno bilo je dosta basena bez prakse, koji su, u većoj ili manjoj mjeri, pokrivali ukupnost neizravnih činjenica koje su slijedile iz graničnih činjenica za promatranje. Sve dok se nije pojavio bazen koji bi ih sve objasnio, sve neizravne činjenice koje ne vidimo, ali možemo vidjeti njihov odnos kako s nama poznatim činjenicama, tako i jedne s drugima. Ovaj bazen može potpuno proturječiti prethodnom mega bazenu, jer su zbog udaljenosti zakoni po kojima se skupine činjenica uvijek razlikuju, ponekad i suprotni.

To su npr. teorije Newtona (megatazik) i Einsteina (novi neizravni megatazik), one su suprotne, a ujedno i objektivne. Postupno, zbog napretka u često paralelnom smjeru spoznaje, već počinjemo uviđati izravne činjenice, a ne neizravne činjenice, odnosno raste granica uočljivog i ako ste svjesni, onda je SVE u općoj teoriji relativnosti eksperimentalno. potvrđeno danas, čim se pojavi alat koji to može učiniti, potvrda, odnosno vidljiva, a ne neizravna činjenica.

Taj ciklus je beskonačan, to je garancija učinkovitosti znanstvene metode spoznaje, ako ne vidimo činjenicu i ne možemo je posredno pronaći, onda niti ne gledamo u njenom smjeru i ne brinite, jer u praksi ona ne može se koristiti. To je razlika od vjere, kada se takva činjenica izmisli. Odnosno, na pitanje postoji li bog, znanost kaže ne znam u teoriji, ali u praksi kaže ne, ali to je relativno znanje, čim se pojavi činjenica u poznatom području znanja, mi potpuno će sve preispitati.

Drugi važan aspekt je prediktivni, ako se nova činjenica pojavi u skupini činjenica koje su već bile uključene u dobro proučenu skupinu činjenica na određenoj udaljenosti, koja je već pokrila mega bazen, tada se teorija proglašava neoperativnom i znanost se mijenja potpuno, stari mega basen je izbačen, ali ne postoji stari izbačen obični basen koji je pobijedio mega basen, jer ne odgovara mnogim starijim činjenicama, već se pravi novi basen koji može biti SLIČAN stari baseni i nestrucnjaci pocinju vikati kako znanost ni sama ne zna sta hoce i sve znanstvene spoznaje su sranje i znanstvenici uvijek lazu. To je također pogreška zbog činjenice da razmišljamo u analogijama, razmišljamo u sličnostima, tako su neuronski sklopovi raspoređeni.

Ali ne znamo da su te nove činjenice unutar poznate skupine činjenica dio nove skupine činjenica i, da tako kažemo, vrh ledenog brijega ili dio stare skupine.

Prvi slučaj je opća relativnost, drugi slučaj je, na primjer, teorija evolucije.

Zato uvijek u teoriji kažemo da ne znamo ništa, ne znamo jesu li u pravu Newton ili Darwin, ali u praksi kažemo da jesu, u pravu su i objektivni, a to se uči u školi, što još više zbunjuje učenika. Budući da su pronašli hrpu činjenica koje opovrgavaju i Newtona i Darwina, ali se pokazalo da su iz druge skupine činjenica, uglavnom na granici između njih. To se zove usavršavanje teorije, npr. Darwin ima sintetičku teoriju evolucije, teoriju isprekidane ravnoteže i modernu teoriju evolucije, u kojoj postoji nasljeđivanje stečenih osobina itd., što su sve prethodne poricale. i odbijeno s pravom, ljestvica je samo bila drugačija.

Čini se da znanstvenici imaju novo objašnjenje zašto Zemljina jezgra ostaje čvrsta, unatoč činjenici da je njena temperatura viša od temperature površine Sunca. Ispostavilo se da je to možda zbog atomske arhitekture kristalizirane željezne "lopte" koja se nalazi u središtu našeg planeta.

Istraživači sugeriraju da bi zemljinu jezgru moglo karakterizirati nikad prije viđeno atomsko stanje koje joj omogućuje da izdrži nevjerojatne temperature i pritiske koji su, prema izračunima, karakteristični za središte našeg planeta. Ako su znanstvenici u pravu po ovom pitanju, onda bi ovo moglo pomoći u rješavanju još jedne misterije koja je proganjala desetljećima.

Tim istraživača sa švedskog Kraljevskog instituta za tehnologiju u Stockholmu koristio je Triolith, jedno od najmoćnijih superračunala u zemlji, za simulaciju atomskog procesa koji bi se mogao odvijati oko 6400 kilometara ispod površine zemlje. Kao i kod svakog drugog metala, atomske strukture željeza mogu se promijeniti pod utjecajem promjena temperature i tlaka. Na sobnoj temperaturi i normalnom tlaku, željezo je u takozvanoj kubičnoj (BCC) fazi kristalne rešetke. Pod visokim tlakom, međutim, rešetka se transformira u heksagonalnu fazu tijesnog pakiranja. Ovi izrazi opisuju raspored atoma unutar kristalne rešetke metala, koji su, pak, odgovorni za njegovu čvrstoću i druga svojstva, kao što je to ostaje li metal u ovom slučaju u čvrstom stanju ili ne.

Prethodno se vjerovalo da je čvrsto, kristalizirano stanje željeza u Zemljinoj jezgri posljedica činjenice da se nalazi u heksagonalnoj zbijenoj fazi kristalne rešetke, budući da su uvjeti za bcc ovdje previše nestabilni. Međutim, nova studija može pokazati da okolina u središtu našeg planeta zapravo očvršćuje i kondenzira stanje BCC-a, a ne uništava ga.

“U uvjetima zemljine jezgre, bcc rešetka željeza pokazuje dosad neviđen obrazac atomske difuzije. Bcc faza teče pod motom "Ono što me ne ubije ojača me." Nestabilnost može prekinuti bcc fazu na niskim temperaturama, ali visoke temperature, naprotiv, povećavaju stabilnost ove faze”, kaže voditelj istraživanja Anatolij Belonoško.

Kao analogiju za povećanu aktivnost atoma u željezu u središtu Zemlje, Belonoshko navodi špil karata za miješanje, gdje se atomi (predstavljeni kartama) mogu stalno i vrlo brzo miješati jedni s drugima pod utjecajem povišene temperature i tlaka. , ali špil ostaje jedinstvena cjelina. A te su brojke vrlo impresivne: 3,5 milijuna puta veći od tlaka koji doživljavamo na površini i oko 6000 stupnjeva Celzijusa viša temperatura.

Podaci sa superračunala Triolith također pokazuju da do 96 posto (više od prethodnih izračuna) mase Zemljine unutarnje jezgre najvjerojatnije čini željezo. Ostatak je nikal i drugi laki elementi.

Još jedan misterij koji bi se mogao riješiti zahvaljujući nedavnim istraživanjima je zašto se seizmički valovi kreću brže između polova, a ne preko ekvatora. Ovaj fenomen se često naziva anizotropija. Istraživači kažu da bi ponašanje bcc rešetke u željezu pod ekstremnim uvjetima tipičnim za središte Zemlje moglo biti dovoljno za efekt anizotropije velikih razmjera, što zauzvrat stvara još jedno polje za proučavanje znanstvenika u budućnosti.

Važno je napomenuti da je ova pretpostavka izvedena na temelju specifičnih računalnih simulacija unutarnjih dinamičkih procesa Zemlje, a na temelju drugih modela rezultati proračuna mogu se razlikovati. Sve dok ne smislimo kako odgovarajuće znanstvene instrumente spustiti na toliku dubinu, nećemo moći s apsolutnom sigurnošću govoriti o ispravnosti izračuna. A s obzirom na temperaturu i tlak koji se tamo mogu dogoditi, dobivanje izravnih dokaza o aktivnosti jezgre planeta moglo bi nam biti potpuno nemoguće.

Pa ipak, unatoč poteškoćama, važno je nastaviti s takvim istraživanjima, jer čim budemo mogli naučiti više o tome što se stvarno događa unutar našeg planeta, imat ćemo bolje šanse znati što će se sljedeće dogoditi.

MOSKVA, 12. veljače - RIA Novosti. Američki geolozi kažu da unutarnja jezgra Zemlje nije mogla nastati prije 4,2 milijarde godina Zemlje u obliku u kojem je znanstvenici danas zamišljaju, budući da je to sa stajališta fizike nemoguće, navodi se u članku objavljenom u časopisu EPS pisma.

"Ako se jezgra mlade Zemlje sastoji u potpunosti od čiste, homogene tekućine, onda unutarnja jezgra ne bi trebala postojati u načelu, budući da se ova materija ne bi mogla ohladiti do onih temperatura na kojima je moguće njeno formiranje. Prema tome, u ovom slučaju, jezgra može biti nehomogena po sastavu i postavlja se pitanje kako je to postalo. To je paradoks koji smo otkrili", kaže James van Orman (James Van Orman) sa Sveučilišta Case Western Reserve u Clevelandu (SAD).

U dalekoj prošlosti Zemljina jezgra bila je potpuno tekuća i nije se sastojala od dva ili tri, kako neki geolozi danas sugeriraju, sloja – unutrašnje metalne jezgre i taline željeza i lakših elemenata koji su je okruživali.

U tom stanju, jezgra se brzo ohladila i izgubila energiju, što je dovelo do slabljenja magnetskog polja koje je generirala. Nakon nekog vremena taj je proces dosegao određenu kritičnu točku, a središnji dio jezgre se "smrznuo", pretvorivši se u čvrstu metalnu jezgru, što je bilo popraćeno valom i porastom jakosti magnetskog polja.

Vrijeme tog prijelaza geolozima je iznimno važno jer nam omogućuje okvirnu procjenu kojom brzinom se Zemljina jezgra danas hladi i koliko će trajati magnetski "štit" našeg planeta koji nas štiti od djelovanja kozmičkih zraka, a Zemljina atmosfera – od sunčevog vjetra.

Sada, kako primjećuje Van Orman, većina znanstvenika vjeruje da se to dogodilo u prvim trenucima života Zemlje zbog fenomena čiji se analog može pronaći u atmosferi planeta ili u aparatima za sok u restoranima brze hrane.

Fizičari su davno otkrili da neke tekućine, uključujući vodu, ostaju tekuće na temperaturama znatno ispod ledišta, osim ako unutra nema nečistoća, mikroskopskih kristala leda ili snažnih vibracija. Ako ju je lako protresti ili u nju ispustiti zrnce prašine, tada se takva tekućina smrzava gotovo trenutno.

Nešto slično, tvrde geolozi, dogodilo se prije otprilike 4,2 milijarde godina unutar Zemljine jezgre, kada se njezin dio iznenada kristalizirao. Van Orman i njegovi kolege pokušali su reproducirati ovaj proces pomoću računalnih modela unutrašnjosti planeta.

Ovi proračuni su neočekivano pokazali da unutarnja jezgra Zemlje ne bi trebala postojati. Ispostavilo se da se proces kristalizacije njegovih stijena uvelike razlikuje od ponašanja vode i drugih prehlađenih tekućina - za to je potrebna ogromna temperaturna razlika, više od tisuću kelvina, i impresivna veličina "zrna prašine", čiji bi promjer trebao biti oko 20-45 kilometara.

Kao rezultat toga, dva su scenarija najvjerojatnija - ili je jezgra planeta trebala biti potpuno smrznuta, ili je i dalje trebala ostati potpuno tekuća. Oboje nije točno, budući da Zemlja ima unutarnju čvrstu i vanjsku tekuću jezgru.

Drugim riječima, znanstvenici još nemaju odgovor na ovo pitanje. Van Orman i njegovi kolege pozivaju sve geologe Zemlje da razmisle o tome kako bi se dovoljno velik "komad" željeza mogao formirati u plaštu planeta i "utopiti" u njegovoj jezgri, ili pronaći neki drugi mehanizam koji bi objasnio kako je podijeljen na dva dijela.

S debljinom od oko 2200 km, između kojih se ponekad razlikuje prijelazna zona. Masa jezgre je 1,932 10 24 kg.

O jezgri se jako malo zna – sve informacije dobivaju se neizravnim geofizičkim ili geokemijskim metodama, a slike jezgrene materije nisu dostupne i teško da će se u dogledno vrijeme dobiti. No, pisci znanstvene fantastike već su nekoliko puta detaljno opisali putovanje u jezgru Zemlje i nesaglediva bogatstva koja se tamo kriju. Nada u blago jezgre ima neke osnove, budući da je prema suvremenim geokemijskim modelima sadržaj plemenitih metala i drugih vrijednih elemenata u jezgri relativno visok.

Povijest studija

Vjerojatno jednu od prvih pretpostavki o postojanju područja povećane gustoće unutar Zemlje iznio je Henry Cavendish, koji je izračunao masu i prosječnu gustoću Zemlje i otkrio da je ona puno veća od gustoće karakteristične za stijene koje izviru na zemljinoj površini.

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

Slični izračuni mogu se napraviti za metalne meteorite, koji su fragmenti jezgri malih planetarnih tijela. Ispostavilo se da se formiranje jezgre u njima dogodilo puno brže, tijekom vremena reda veličine nekoliko milijuna godina.

Teorija Sorokhtina i Ušakova

Opisani model nije jedini. Dakle, prema modelu Sorokhtina i Ušakova, predstavljenom u knjizi "Razvoj Zemlje", proces formiranja zemljine jezgre protezao se otprilike 1,6 milijardi godina (od prije 4 do 2,6 milijardi godina). Prema autorima, formiranje jezgre dogodilo se u dvije faze. U početku je planet bio hladan i nije bilo kretanja u njegovim dubinama. Zatim je zagrijan radioaktivnim raspadom dovoljno da počne topiti metalno željezo. Počeo je teći prema središtu zemlje, dok se zbog gravitacijske diferencijacije oslobodila velika količina topline, a proces odvajanja jezgre samo se ubrzao. Taj je proces išao samo do određene dubine, ispod koje je tvar bila toliko viskozna da željezo više nije moglo potonuti. Kao rezultat, nastao je gusti (teški) prstenasti sloj rastaljenog željeza i njegovog oksida. Nalazio se iznad lakše tvari prvobitne "jezgre" Zemlje.

Zašto se Zemljina jezgra ne ohladi i ostaje zagrijana na temperaturu od približno 6000°C 4,5 milijardi godina? Pitanje je iznimno složeno na koje, štoviše, znanost ne može dati 100% točan razumljiv odgovor. Međutim, za to postoje objektivni razlozi.

Previše tajanstvenosti

Pretjerana, da tako kažemo, misterija zemljine jezgre povezana je s dva čimbenika. Prvo, nitko sa sigurnošću ne zna kako, kada i pod kojim okolnostima je nastao - dogodilo se to tijekom formiranja proto-Zemlje ili već u ranim fazama postojanja formiranog planeta - sve je to velika misterija. Drugo, apsolutno je nemoguće dobiti uzorke iz zemljine jezgre - zasigurno nitko ne zna od čega se sastoji. Štoviše, svi podaci koje znamo o jezgri prikupljaju se posrednim metodama i modelima.

Zašto Zemljina jezgra ostaje vruća?

Da biste pokušali shvatiti zašto se zemljina jezgra ne hladi tako dugo, prvo morate otkriti što je uzrokovalo njezino zagrijavanje. Utroba našeg, kao i svakog drugog planeta, heterogena je, relativno su jasno razgraničeni slojevi različite gustoće. Ali to nije uvijek bio slučaj: teški elementi polako su se spuštali, formirajući unutarnju i vanjsku jezgru, laki su bili istisnuti prema vrhu, formirajući plašt i zemljinu koru. Ovaj proces se odvija izuzetno sporo i popraćen je oslobađanjem topline. No, nije to bio glavni razlog grijanja. Cjelokupna masa Zemlje velikom silom pritišće njezino središte, stvarajući fenomenalni tlak od približno 360 GPa (3,7 milijuna atmosfera), uslijed čega dolazi do raspada radioaktivnih dugoživućih elemenata sadržanih u jezgri željezo-silicij-nikal. počelo se događati, što je bilo popraćeno ogromnim emisijama topline .

Dodatni izvor zagrijavanja je kinetička energija koja nastaje kao rezultat trenja između različitih slojeva (svaki se sloj okreće neovisno o drugom): unutarnje jezgre s vanjskom i vanjske s plaštem.

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

Na temelju navedenog možemo zaključiti da je Zemlja, a posebno njena utroba, samodostatan stroj koji se sam zagrijava. Ali ne može tako prirodno zauvijek: zalihe radioaktivnih elemenata unutar jezgre polako nestaju i više neće biti ničega za održavanje temperature.

Zahladilo je!

Zapravo, proces hlađenja već je započeo jako davno, ali se odvija izuzetno sporo - za djelić stupnja po stoljeću. Prema grubim procjenama, trebat će najmanje 1 milijarda godina da se jezgra potpuno ohladi i zaustave kemijske i druge reakcije u njoj.

Kratak odgovor: Zemlja, a posebno zemljina jezgra, samodostatan je stroj koji se sam zagrijava. Cjelokupna masa planeta pritišće njegovo središte stvarajući fenomenalan pritisak i time pokreće proces raspadanja radioaktivnih elemenata pri čemu dolazi do oslobađanja topline.

Naš planet Zemlja ima slojevitu strukturu i sastoji se od tri glavna dijela: zemljine kore, omotača i jezgre. Što je središte zemlje? Jezgra. Dubina jezgre je 2900 km, a promjer oko 3,5 tisuća km. Unutra - monstruozni pritisak od 3 milijuna atmosfera i nevjerojatno visoka temperatura - 5000 ° C. Da bi otkrili što se nalazi u središtu Zemlje, znanstvenicima je trebalo nekoliko stoljeća. Čak ni moderna tehnologija nije mogla prodrijeti dublje od dvanaest tisuća kilometara. Najdublja bušotina, koja se nalazi na poluotoku Kola, ima dubinu od 12.262 metra. Daleko od središta zemlje.

Povijest otkrića zemljine jezgre

Jedan od prvih koji je nagađao o prisutnosti jezgre u središtu planeta bio je engleski fizičar i kemičar Henry Cavendish krajem 18. stoljeća. Uz pomoć fizikalnih pokusa izračunao je masu Zemlje i na temelju njezine veličine odredio prosječnu gustoću tvari našeg planeta - 5,5 g / cm3. Pokazalo se da je gustoća poznatih stijena i minerala u zemljinoj kori približno dva puta manja. Iz toga je slijedila logična pretpostavka da se u središtu Zemlje nalazi područje gušće materije - jezgra.

Godine 1897. njemački seizmolog E. Wiechert, proučavajući prolaz seizmoloških valova kroz unutarnje dijelove Zemlje, uspio je potvrditi pretpostavku o prisutnosti jezgre. A 1910. godine američki geofizičar B. Gutenberg odredio je dubinu njegovog položaja. Kasnije su se rodile i hipoteze o procesu nastanka jezgre. Pretpostavlja se da je nastao kao rezultat taloženja težih elemenata u središte, a u početku je tvar planeta bila homogena (plinovita).

Od čega se sastoji jezgra?

Vrlo je teško proučavati tvar čiji se uzorak ne može dobiti kako bi se proučili njezini fizikalni i kemijski parametri. Znanstvenici moraju samo pretpostaviti prisutnost određenih svojstava, kao i strukturu i sastav jezgre neizravnim znakovima. Od posebne je pomoći u proučavanju unutarnje strukture Zemlje bilo proučavanje širenja seizmičkih valova. Seizmografi, smješteni na mnogim točkama na površini planeta, bilježe brzinu i vrste prolaznih seizmičkih valova koji proizlaze iz podrhtavanja zemljine kore. Svi ovi podaci omogućuju procjenu unutarnje strukture Zemlje, uključujući jezgru.

Do danas znanstvenici sugeriraju da je središnji dio planeta heterogen. Što je u središtu zemlje? Dio uz plašt je tekuća jezgra koja se sastoji od rastaljene tvari. Navodno sadrži mješavinu željeza i nikla. Ova ideja dovela je znanstvenike do proučavanja željeznih meteorita, koji su dijelovi asteroidnih jezgri. S druge strane, dobivene legure željeza i nikla imaju veću gustoću od očekivane gustoće jezgre. Stoga su mnogi znanstvenici skloni pretpostaviti da u središtu Zemlje, jezgri, postoje i lakši kemijski elementi.

Geofizičari također objašnjavaju postojanje magnetskog polja prisutnošću tekuće jezgre i rotacijom planeta oko vlastite osi. Poznato je da elektromagnetsko polje oko vodiča nastaje kada teče struja. Rastaljeni sloj uz plašt služi kao takav divovski vodič kroz koji teče struja.

Unutrašnji dio jezgre, unatoč temperaturi od nekoliko tisuća stupnjeva, čvrsta je tvar. To je zbog činjenice da je pritisak u središtu planeta toliko visok da vrući metali postaju čvrsti. Neki znanstvenici sugeriraju da se čvrsta jezgra sastoji od vodika, koji pod utjecajem nevjerojatnog pritiska i ogromne temperature postaje poput metala. Dakle, što je središte Zemlje, čak ni geofizičari još uvijek nisu sigurni. Ali ako razmotrimo problem s matematičke točke gledišta, možemo reći da se središte Zemlje nalazi otprilike 6378 km. s površine planeta.

Zemljina jezgra uključuje dva sloja s graničnom zonom između njih: vanjska tekuća ljuska jezgre doseže debljinu od 2266 kilometara, ispod nje se nalazi masivna gusta jezgra, čiji promjer, prema procjenama, doseže 1300 km. Prijelazna zona ima nejednoliku debljinu i postupno se stvrdnjava, prelazeći u unutarnju jezgru. Na površini gornjeg sloja temperatura je u području od 5960 stupnjeva Celzijusa, iako se ti podaci smatraju približnim.

Približan sastav vanjske jezgre i metode za njegovo određivanje

Vrlo malo se zna o sastavu čak i vanjskog sloja zemljine jezgre, budući da nije moguće dobiti uzorke za proučavanje. Glavni elementi od kojih se može sastojati vanjska jezgra našeg planeta su željezo i nikal. Znanstvenici su do ove hipoteze došli kao rezultat analize sastava meteorita, budući da su lutalice iz svemira fragmenti jezgri asteroida i drugih planeta.

Ipak, meteoriti se ne mogu smatrati apsolutno identičnima u kemijskom sastavu, jer su izvorna kozmička tijela bila mnogo manja od Zemlje. Nakon mnogo istraživanja znanstvenici su došli do zaključka da je tekući dio nuklearne tvari jako razrijeđen drugim elementima, uključujući sumpor. To objašnjava njegovu nižu gustoću od legura željeza i nikla.

Što se događa u vanjskom dijelu jezgre planeta?

Vanjska površina jezgre na granici s plaštem je nehomogena. Znanstvenici sugeriraju da ima različitu debljinu, tvoreći neku vrstu unutarnjeg reljefa. To je zbog stalnog miješanja heterogenih dubokih tvari. Različiti su po kemijskom sastavu, a imaju i različite gustoće, pa debljina granice između jezgre i plašta može varirati od 150 do 350 km.

Fantastičari prošlih godina u svojim djelima opisali su putovanje u središte Zemlje kroz duboke špilje i podzemne prolaze. Je li to stvarno moguće? Nažalost, tlak na površini jezgre prelazi 113 milijuna atmosfera. To znači da bi se svaka špilja čvrsto "zalupila" čak iu fazi približavanja plaštu. To objašnjava zašto na našem planetu nema špilja dubljih od čak 1 km.

Kako se proučava vanjski sloj jezgre?

Znanstvenici mogu procijeniti kako jezgra izgleda i od čega se sastoji praćenjem seizmičke aktivnosti. Tako je, na primjer, utvrđeno da se vanjski i unutarnji sloj okreću u različitim smjerovima pod utjecajem magnetskog polja. Jezgra Zemlje još uvijek krije desetke neriješenih misterija i čeka nova temeljna otkrića.

Zemlja je, zajedno s drugim tijelima Sunčevog sustava, nastala iz hladnog oblaka plina i prašine akrecijom čestica koje su ga činile. Nakon pojave planeta započela je potpuno nova faza njegovog razvoja, koja se u znanosti obično naziva predgeološkom.
Naziv razdoblja je zbog činjenice da najraniji dokazi prošlih procesa - magmatske ili vulkanske stijene - nisu stariji od 4 milijarde godina. Samo ih znanstvenici danas mogu proučavati.
Predgeološka faza razvoja Zemlje još uvijek je prepuna mnogih misterija. Obuhvaća razdoblje od 0,9 milijardi godina i karakterizirano je širokom manifestacijom vulkanizma na planetu s oslobađanjem plinova i vodene pare. U to je vrijeme započeo proces stratifikacije Zemlje u glavne ljuske - jezgru, plašt, koru i atmosferu. Pretpostavlja se da je ovaj proces izazvan intenzivnim meteoritskim bombardiranjem našeg planeta i topljenjem njegovih pojedinih dijelova.
Jedan od ključnih događaja u povijesti Zemlje bilo je formiranje njezine unutarnje jezgre. To se vjerojatno dogodilo u predgeološkoj fazi razvoja planeta, kada je sva materija bila podijeljena u dvije glavne geosfere - jezgru i plašt.
Nažalost, još uvijek ne postoji pouzdana teorija o nastanku zemljine jezgre, koja bi bila potvrđena ozbiljnim znanstvenim informacijama i dokazima. Kako je nastala jezgra Zemlje? Na ovo pitanje znanstvenici nude dvije glavne hipoteze.
Prema prvoj verziji, tvar je odmah nakon nastanka Zemlje bila homogena.
Sastojao se isključivo od mikročestica, koje se danas mogu promatrati u meteoritima. Ali nakon određenog vremena, ova prvobitno homogena masa se podijelila na tešku jezgru, gdje je svo željezo staklasto, i lakši silikatni plašt. Drugim riječima, kapljice rastaljenog željeza i teški kemijski spojevi koji su ga pratili taložili su se u središte našeg planeta i tamo formirali jezgru, koja je uglavnom ostala rastaljena do danas. Kako su teški elementi težili središtu Zemlje, lake troske su, naprotiv, plutale prema gore - do vanjskih slojeva planeta. Danas ti laki elementi čine gornji plašt i zemljinu koru.
Zašto je došlo do takve diferencijacije materije? Smatra se da se Zemlja odmah nakon završetka procesa svog nastanka počela intenzivno zagrijavati, prvenstveno zbog energije koja se oslobađa u procesu gravitacijske akumulacije čestica, kao i zbog energije radioaktivnog raspada pojedinačni kemijski elementi.
Dodatno zagrijavanje planeta i stvaranje legure željeza i nikla, koja se zbog svoje značajne specifične težine postupno spuštala do središta Zemlje, olakšano je navodnim bombardiranjem meteorita.
Međutim, ova se hipoteza suočava s određenim poteškoćama. Na primjer, nije sasvim jasno kako bi legura željeza i nikla, čak i u tekućem stanju, mogla potonuti više od tisuću kilometara i doći do područja jezgre planeta.
Sukladno drugoj hipotezi, jezgra Zemlje nastala je od željeznih meteorita koji su se sudarali s površinom planeta, a kasnije je obrasla silikatnom ljuskom kamenih meteorita i formirala plašt.

Postoji ozbiljna greška u ovoj hipotezi. U ovoj situaciji, u svemiru bi željezni i kameni meteoriti trebali postojati odvojeno. Suvremene studije pokazuju da su željezni meteoriti mogli nastati samo u utrobi planeta koji se raspao pod značajnim pritiskom, odnosno nakon formiranja našeg Sunčevog sustava i svih planeta.
Prva verzija izgleda logičnije, budući da predviđa dinamičku granicu između Zemljine jezgre i plašta. To znači da bi se proces razdvajanja materije između njih mogao nastaviti na planetu još jako dugo, čime bi izvršio veliki utjecaj na daljnju evoluciju Zemlje.
Dakle, ako uzmemo prvu hipotezu o formiranju jezgre planeta kao osnovu, tada se proces diferencijacije materije protezao oko 1,6 milijardi godina. Zbog gravitacijske diferencijacije i radioaktivnog raspada osigurano je odvajanje tvari.
Teški elementi potonuli su samo do dubine ispod koje je tvar bila toliko viskozna da željezo više nije moglo potonuti. Kao rezultat tog procesa nastao je vrlo gust i težak prstenasti sloj rastaljenog željeza i njegovog oksida. Nalazio se iznad lakše tvari primordijalne jezgre našeg planeta. Nadalje, lagana silikatna tvar je istisnuta iz središta Zemlje. Štoviše, istisnut je na ekvatoru, što je možda označilo početak asimetrije planeta.
Pretpostavlja se da je tijekom formiranja željezne jezgre Zemlje došlo do značajnog smanjenja volumena planeta, zbog čega se njegova površina do sada smanjila. Lagani elementi i njihovi spojevi koji su "izronili" na površinu formirali su tanku primarnu koru, koja se, kao i svi planeti zemaljske skupine, sastojala od vulkanskih bazalta koji su odozgo prekriveni slojem sedimenata.
Međutim, nije moguće pronaći žive geološke dokaze prošlih procesa povezanih s formiranjem zemljine jezgre i plašta. Kao što je već spomenuto, najstarije stijene na planeti Zemlji stare su oko 4 milijarde godina. Najvjerojatnije su na početku evolucije planeta pod utjecajem visokih temperatura i pritisaka primarni bazalti metamorfizirani, otopljeni i pretvoreni u nama poznate granitno-gnajsove stijene.
Koja je jezgra našeg planeta, koja je nastala, vjerojatno, u najranijim fazama razvoja Zemlje? Sastoji se od vanjske i unutarnje ljuske. Prema znanstvenim pretpostavkama, na dubini od 2900-5100 km nalazi se vanjska jezgra, koja se po svojim fizičkim svojstvima približava tekućini.
Vanjska jezgra je struja rastaljenog željeza i nikla, dobar vodič elektriciteta. Upravo s tom jezgrom znanstvenici povezuju nastanak zemljinog magnetskog polja. Razmak od 1270 km preostalih do središta Zemlje zauzima unutarnja jezgra koja se sastoji od 80% željeza i 20% silicijeva dioksida.
Unutarnja jezgra je tvrda i ima visoku temperaturu. Ako je vanjska izravno povezana s plaštem, onda unutarnja jezgra Zemlje postoji sama po sebi. Njegovu tvrdoću, unatoč visokim temperaturama, osigurava gigantski tlak u središtu planeta koji može doseći 3 milijuna atmosfera.
Mnogi kemijski elementi kao rezultat toga prelaze u metalno stanje. Stoga se čak pretpostavlja da se unutarnja jezgra Zemlje sastoji od metalnog vodika.
Gusta unutarnja jezgra ima ozbiljan utjecaj na život našeg planeta. U njemu je koncentrirano planetarno gravitacijsko polje koje sprječava raspršivanje lakih plinskih ljuski, hidrosfere i geosfernih slojeva Zemlje.
Vjerojatno je takvo polje karakteristično za jezgru od nastanka planeta, kakva god ona tada bila po svom kemijskom sastavu i strukturi. To je doprinijelo skupljanju formiranih čestica u središte.
Ipak, podrijetlo jezgre i proučavanje unutarnje strukture Zemlje najhitniji je problem za znanstvenike koji su usko uključeni u proučavanje geološke povijesti našeg planeta. Konačno rješenje ovog pitanja još je jako daleko. Kako bi izbjegla razne proturječnosti, moderna je znanost usvojila hipotezu da se proces formiranja jezgre počeo događati istodobno s formiranjem Zemlje.