Жердің ядросы бар моделі. Жер ядросының ішіндегі температура күндегіден жоғары болды. Жер қыртысының құрамы мен құрылысы

Оның жабынының құрамынан ерекшеленетін ерекше құрамы бар жер қыртысы. Мантияның химиялық құрамы туралы мәліметтер мантия материалының жойылуымен қуатты тектоникалық көтерілулердің нәтижесінде Жердің жоғарғы горизонттарына енген ең терең магмалық тау жыныстарын талдау негізінде алынды. Бұл жыныстарға тау жүйелерінде кездесетін ультра негізді жыныстар – дуниттер, перидотиттер жатады. Орта бөлігінде Сент-Пол аралдарының жартастары Атлант мұхиты, барлық геологиялық деректерге сәйкес, мантия материалына сілтеме жасаңыз. Мантия материалына кеңестік океанографиялық экспедициялар түбінен жинаған тау жыныстары да кіреді үнді мұхитыҮнді мұхиты жотасында. Мантияның минералогиялық құрамына келетін болсақ, мұнда қысымның жоғарылауына байланысты жоғарғы горизонттардан басталып, мантияның табанына дейін айтарлықтай өзгерістер күтуге болады. Жоғарғы мантия негізінен силикаттардан (оливиндер, пироксендер, гранаттар) тұрады, олар тұрақты және салыстырмалы түрде төмен қысымда. Төменгі мантия тығыздығы жоғары минералдардан тұрады.

Мантияның ең көп таралған компоненті силикаттардың құрамындағы кремний оксиді болып табылады. Бірақ жоғары қысымда кремний диоксиді тығызырақ полиморфты модификацияға - стиховитке өтуі мүмкін. Бұл минералды кеңестік зерттеуші Стишов алып, оның атымен аталған. Егер қарапайым кварцтың тығыздығы 2,533 р/см 3 болса, 150 000 бар қысымда кварцтан түзілген стиховиттің тығыздығы 4,25 г/см 3 болады.

Сонымен қатар, төменгі мантияда басқа қосылыстардың тығызырақ минералды модификациялары да ықтимал. Жоғарыда айтылғандарды негізге ала отырып, қысымның жоғарылауымен оливиндер мен пироксендердің әдеттегі темір-магний силикаттары оксидтерге ыдырайды, олар жоғарғы мантияда тұрақты силикаттарға қарағанда жекелей тығыздығы жоғары болады.

Жоғарғы мантия негізінен ферругинді-магнийлік силикаттардан (оливиндер, пироксендер) тұрады. Кейбір алюмосиликаттар мұнда гранаттар сияқты тығызырақ минералдарға айнала алады. Материктер мен мұхиттар астында жоғарғы мантияның әртүрлі қасиеттері бар және, бәлкім, әртүрлі құрам. Материктер аймағында мантия анағұрлым сараланған және алюмосиликатты қыртыста осы компоненттің шоғырлануына байланысты SiO 2 аз болады деп болжауға болады. Мұхиттардың астында мантия аз дифференцияланады. Жоғарғы мантияда шпинель құрылымы бар оливиннің тығызырақ полиморфты модификациялары және т.б.

Мантияның өтпелі қабаты сейсмикалық толқын жылдамдығының тереңдікпен тұрақты өсуімен сипатталады, бұл заттың тығызырақ полиморфты модификациясының пайда болуын көрсетеді. Мұнда, анық, FeO, MgO, GaO, SiO 2 оксидтері вустит, периклаза, әк және стиховит түрінде пайда болады. Олардың саны тереңдеген сайын өседі, ал қарапайым силикаттар мөлшері азаяды, ал 1000 км-ден төмен олар елеусіз фракцияны құрайды.

1000-2900 км тереңдіктегі төменгі мантия толығымен дерлік минералдардың - оксидтердің тығыз сорттарынан тұрады, бұл оның 4,08-5,7 г/см 3 аралығындағы жоғары тығыздығымен дәлелденеді. Жоғары қысымның әсерінен тығыз оксидтер қысылып, олардың тығыздығын одан әрі арттырады. Темірдің мөлшері төменгі мантияда да артады.

Жердің ядросы. Біздің планетамыздың ядросының құрамы мен физикалық табиғаты туралы мәселе геофизика мен геохимияның ең қызықты және жұмбақ мәселелерінің бірі болып табылады. Толығымен келісемін Соңғы уақытбұл мәселені қалай шешуге болатыны туралы біраз жарық болды.

2900 км-ден астам тереңдіктегі ішкі аймақты алып жатқан Жердің орасан зор орталық ядросы үлкен сыртқы ядродан және кіші ішкі ядродан тұрады. Сейсмикалық мәліметтерге сәйкес, сыртқы ядроның сұйық қасиеттері бар. Ол көлденең сейсмикалық толқындарды өткізбейді. Жер ядросы мен төменгі мантия арасында когезия күштерінің болмауы, мантия мен жер қыртысындағы толқындардың табиғаты, жердің айналу осінің кеңістіктегі қозғалыс ерекшеліктері, 2900 км-ден астам тереңдіктегі сейсмикалық толқындардың өту сипаты Жердің сыртқы ядросының сұйық екенін көрсетеді.

Кейбір авторлар Жердің химиялық біртекті моделі үшін ядроның құрамы силикат деп болжаған және жоғары қысымның әсерінен силикаттар «металлданған» күйге өтіп, сыртқы электрондар ортақ болатын атомдық құрылымға ие болды. Алайда, жоғарыда келтірілген геофизикалық деректер Жердің ядросындағы силикат материалының «металлданған» күйі туралы болжамға қайшы келеді. Атап айтқанда, ядро ​​мен мантия арасындағы когезияның болмауы Лодочников-Рамсей гипотезасында болжанған «металлданған» қатты ядромен үйлесімді бола алмайды. Жердің ядросы туралы өте маңызды жанама деректер силикаттармен жоғары қысымда жүргізілген тәжірибелер кезінде алынды. Бұл жағдайда қысым 5 миллион атмға жетті. Сонымен бірге, Жердің орталығында қысым 3 миллион атм, ал ядроның шекарасында - шамамен 1 миллион атм. Осылайша, эксперименттік түрде Жердің ең тереңдігінде бар қысымдарды жабу мүмкін болды. Бұл жағдайда силикаттар үшін секірусіз және «металлданған» күйге көшусіз тек сызықтық қысу байқалды. Сонымен қатар, жоғары қысымда және 2900-6370 км тереңдікте силикаттар оксидтер сияқты сұйық күйде бола алмайды. Олардың балқу температурасы қысымның жоғарылауымен жоғарылайды.

Артында Соңғы жылдарыӨте жоғары қысымның металдардың балқу температурасына әсері туралы өте қызықты зерттеу нәтижелері алынды. Бірқатар металдар жоғары қысымда (300 000 атм. және одан жоғары) салыстырмалы түрде төмен температурада сұйық күйге өтетіні анықталды. Кейбір есептеулерге сәйкес, жоғары қысымның әсерінен 2900 км тереңдікте никель мен кремний (76% Fe, 10% Ni, 14% Si) қоспасы бар темір қорытпасы 1000 ° C температурада сұйық күйде болуы керек. Бірақ бұл тереңдіктегі температура, геофизиктердің бағалауы бойынша, әлдеқайда жоғары болуы керек.

Сондықтан геофизиканың және жоғары қысымды физиканың қазіргі заманғы деректерін, сондай-ақ ғарышта ең көп таралған металл ретінде темірдің жетекші рөлін көрсететін космохимия деректерін ескере отырып, Жердің ядросы негізінен никель қоспасы бар сұйық темірден тұрады деп болжауға болады. Алайда американдық геофизик Ф.Берчтің есептеулері жер ядросының тығыздығы ядрода басым болатын температура мен қысым кезінде темір-никель қорытпасына қарағанда 10%-ға төмен болатынын көрсетті. Бұдан шығатыны, Жердің металл ядросында өкпенің қандай да бір түрі айтарлықтай мөлшерде (10-20%) болуы керек. Барлық жеңіл және кең таралған элементтердің ішінде кремний (Si) және күкірт (S) ең ықтимал | Бірінің немесе екіншісінің болуы жер ядросының байқалатын физикалық қасиеттерін түсіндіре алады. Сондықтан жер ядросының қоспасы - кремний немесе күкірт дегеніміз не деген сұрақ пікірталас тудырады және біздің планетамыздың іс жүзінде қалыптасу жолымен байланысты.

1958 жылы А.Ридгвуд жердің ядросында жеңіл элемент ретінде кремний бар деп болжап, бұл болжамды бірнеше салмақ пайызы мөлшерінде элементар кремний кейбір редукцияланған хондритті метеориттердің (энстатит) металл фазасында кездесетіндігімен дәлелдеді. Дегенмен, жердің ядросында кремнийдің болуын қолдайтын басқа дәлелдер жоқ.

Жердің ядросында күкірт бар деген болжам оның метеориттердің хондритті материалында және жер мантиясында таралуын салыстырудан туындайды. Сонымен, жер қыртысы мен мантия қоспасындағы және хондриттердегі кейбір ұшқыш элементтердің элементар атомдық қатынасын салыстыру күкірттің күрт жетіспеушілігін көрсетеді. Мантия мен жер қыртысының материалында күкірт концентрациясы хондриттер ретінде қабылданған Күн жүйесінің орташа материалынан үш рет төмен.

Қарапайым Жердің жоғары температураларында күкірттің жоғалу мүмкіндігі жойылады, өйткені күкіртке қарағанда әлдеқайда ұшқыш элементтер (мысалы, H2O түріндегі H2) әлдеқайда аз жетіспейтіндіктен, әлдеқайда көп жоғалады. Сонымен қатар, күн газы салқындаған кезде күкірт темірмен химиялық байланысып, ұшқыш элемент болудан қалады.

Осыған байланысты күкірттің көп мөлшері жердің өзегіне түсуі әбден мүмкін. Айта кету керек, басқа нәрселер тең болған жағдайда, Fe-FeS жүйесінің балқу температурасы темір немесе мантия силикатының балқу температурасынан әлдеқайда төмен. Сонымен, 60 кбар қысымда Fe-FeS жүйесінің балқу температурасы (эвтектика) 990 ° C, ал таза темір 1610 ° C, мантия пиролиті 1310 ° C болады. Сондықтан бастапқыда біртекті жердің ішкі бөлігінде температураның жоғарылауымен, темір балқымалығы мен жоғары байытылған күкірттілігімен алдымен түзіледі. темір-күкірт өзегін құра отырып, планетаның орталық бөліктеріне оңай ағып кетеді. Осылайша, никель-темір ортада күкірттің болуы ағын ретінде әрекет етеді, тұтастай алғанда оның балқу температурасын төмендетеді. Жердің ядросында күкірттің айтарлықтай мөлшерінің болуы туралы гипотеза өте тартымды және геохимия мен космохимияның барлық белгілі деректеріне қайшы келмейді.

Осылайша, заманауи идеяларБіздің планетамыздың ішкі бөлігінің табиғаты туралы екі түрлі бөлікке бөлінген химиялық дифференциалды глобус сәйкес келеді: күшті қатты силикат-оксидті мантия және сұйық, негізінен металл ядросы. Жер қыртысы алюмосиликаттардан тұратын және ең күрделі құрылымға ие ең жеңіл жоғарғы қатты қабық болып табылады.

Жоғарыда айтылғандарды қорытындылай келе, келесі қорытынды жасауға болады.

1. Жер қатпарлы аймақтық құрылымға ие. Ол қатты силикат-оксидті қабықтың үштен екі бөлігінен - ​​мантиядан және металдық сұйық ядроның үштен бірінен тұрады.
2. Жердің негізгі қасиеттері ядроның сұйық күйде екенін көрсетеді және бұл қасиеттерді кейбір жеңіл элементтердің қоспасы бар (ең алдымен күкірт) ең көп таралған металдардан жасалған темір ғана қамтамасыз ете алады.
3. Жердің жоғарғы горизонттарында жер қыртысы мен мантияның жоғарғы қабатын қамтитын асимметриялық құрылым бар. Жоғарғы мантияның ішіндегі мұхиттық жарты шар қарама-қарсы континенттік жарты шарға қарағанда аз дифференцияланады.

Жердің пайда болуының кез келген космогониялық теориясының міндеті оның ішкі табиғаты мен құрамының осы негізгі белгілерін түсіндіру болып табылады.

Жер басқа денелермен бірге күн жүйесіоның құрамдас бөлшектерінің жиналуы нәтижесінде суық газ және шаң бұлтынан түзілген. Ғаламшар пайда болғаннан кейін оның дамуының мүлдем жаңа кезеңі басталды, оны ғылымда әдетте прегеологиялық деп атайды.
Кезеңнің атауы өткен процестердің ең алғашқы дәлелі - магмалық немесе жанартау жыныстары - 4 миллиард жылдан аспайтындығына байланысты. Оларды бүгінде ғалымдар ғана зерттей алады.
Жердің дамуының геологиялық алдындағы кезеңі әлі де көптеген құпияларға толы. Ол 0,9 млрд жылдық кезеңді қамтиды және газдар мен су буларының бөлінуімен планетада жанартаулардың кең көрінісімен сипатталады. Дәл осы уақытта Жердің негізгі қабықшаларға - ядроға, мантияға, жер қыртысына және атмосфераға стратификация процесі басталды. Бұл процесс біздің планетамыздың қарқынды метеориттік бомбалауынан және оның жекелеген бөліктерінің балқуынан туындады деп болжануда.
Жер тарихындағы басты оқиғалардың бірі оның ішкі ядросының қалыптасуы болды. Бәлкім, бұл планетаның дамуының прегеологиялық кезеңінде, барлық материя екі негізгі геосфераға - ядро ​​мен мантияға бөлінген кезде болған болуы мүмкін.
Өкінішке орай, жер ядросының пайда болуы туралы елеулі ғылыми мәліметтер мен дәлелдермен расталатын сенімді теория әлі жоқ. Жердің ядросы қалай пайда болды? Бұл сұраққа ғалымдар екі негізгі гипотезаны ұсынады.
Бірінші нұсқа бойынша, Жер пайда болғаннан кейін бірден зат біртекті болды.
Ол толығымен микробөлшектерден тұрды, оларды бүгінде метеориттерден байқауға болады. Бірақ белгілі бір уақыт кезеңінен кейін бұл бастапқыда біртекті масса барлық темір шыныланған ауыр өзекке және жеңіл силикатты мантияға бөлінді. Басқаша айтқанда, балқытылған темір тамшылары мен онымен бірге жүретін ауыр химиялық қосылыстар планетамыздың ортасына шөгіп, сол жерде ядроны құрады, ол әлі күнге дейін балқытылған күйінде қалып отыр. Ауыр элементтер Жердің ортасына ұмтылған кезде, жеңіл шлактар, керісінше, планетаның сыртқы қабаттарына көтерілді. Қазіргі кезде бұл жеңіл элементтер жоғарғы мантия мен жер қыртысын құрайды.
Неліктен материяның мұндай дифференциациясы пайда болды? Оның пайда болу процесі аяқталғаннан кейін бірден Жер қарқынды қыза бастады, бұл ең алдымен бөлшектердің гравитациялық жинақталуы процесінде бөлінетін энергия есебінен, сондай-ақ жекелеген химиялық элементтердің радиоактивті ыдырау энергиясы есебінен.
Планетаны қосымша қыздыру және темір-никель қорытпасының қалыптасуы, бұл оның маңыздылығына байланысты меншікті ауырлықбірте-бірте Жердің орталығына түсіп, болжамды метеорит бомбалауына ықпал етті.
Дегенмен, бұл гипотеза кейбір қиындықтарға тап болады. Мысалы, темір-никель қорытпасы, тіпті сұйық күйде болса да, мың шақырымнан астам суға батып, планетаның ядросының аймағына қалай жетуі мүмкін екендігі толығымен анық емес.
Екінші болжамға сәйкес, Жердің өзегі планетаның бетімен соқтығысқан темір метеориттерден түзілген, кейінірек оны тас метеориттердің силикат қабығы басып алып, мантияны құраған.

Бұл гипотезада елеулі кемшілік бар. Бұл жағдайда ғарышта темір және тас метеориттері бөлек болуы керек. Заманауи зерттеулер көрсеткендей, темір метеориттері айтарлықтай қысыммен, яғни біздің күн жүйесі мен барлық планеталар пайда болғаннан кейін ыдырайтын планетаның ішектерінде ғана пайда болуы мүмкін еді.
Бірінші нұсқа қисындырақ көрінеді, өйткені ол Жердің ядросы мен мантия арасындағы динамикалық шекараны қамтамасыз етеді. Бұл олардың арасындағы материяның бөліну процесі планетада өте ұзақ уақыт бойы жалғасуы мүмкін екенін білдіреді, осылайша Жердің одан әрі эволюциясына үлкен әсер етеді.
Сонымен, планетаның ядросының пайда болуының бірінші гипотезасын негізге алсақ, онда заттардың дифференциация процесі шамамен 1,6 миллиард жылға созылды. Гравитациялық дифференциацияның және радиоактивті ыдыраудың арқасында заттардың бөлінуі қамтамасыз етілді.
Ауыр элементтер заттың тұтқырлығы сонша, темір енді батып кете алмайтын тереңдікке ғана батты. Осы процестің нәтижесінде балқытылған темір мен оның оксидінің өте тығыз және ауыр сақиналы қабаты пайда болды. Ол біздің планетамыздың алғашқы ядросының жеңіл затының үстінде орналасқан. Әрі қарай Жердің ортасынан жеңіл силикатты зат сығып шығарылды. Оның үстіне, ол экватордан шығарылды, бұл, мүмкін, планетаның асимметриясының басталуын белгіледі.
Жердің темір ядросының қалыптасуы кезінде планета көлемінің айтарлықтай төмендеуі орын алды, нәтижесінде оның беті қазірге дейін қысқарды. Жер бетіне «бетіне шыққан» жеңіл элементтер мен олардың қосылыстары жер тобының барлық планеталары сияқты жоғарыдан шөгінділер қабатымен жабылған жанартаулық базальттардан тұратын жұқа бастапқы қыртысты құрады.
Дегенмен, жер ядросы мен мантияның пайда болуына байланысты өткен процестердің тірі геологиялық дәлелдерін табу мүмкін емес. Жоғарыда айтылғандай, Жер планетасындағы ең көне жыныстардың жасы шамамен 4 миллиард жыл. Сірә, планета эволюциясының басында жоғары температура мен қысымның әсерінен бастапқы базальттар метаморфизмге ұшырап, балқып, бізге белгілі гранитті-гнейс жыныстарына айналды.
Жердің дамуының ең ерте кезеңдерінде қалыптасқан біздің планетамыздың өзегі неден тұрады? Ол сыртқы және ішкі қабықтардан тұрады. Ғылыми болжам бойынша 2900-5100 км тереңдікте сыртқы ядро ​​бар, ол өзінің физикалық қасиеттерісұйықтыққа жақындайды.
Сыртқы ядро ​​- балқытылған темір мен никель ағыны, электр тогын жақсы өткізеді. Ғалымдар жердің пайда болуын дәл осы ядромен байланыстырады магнит өрісі. Жердің центріне дейін қалған 1270 км аралықты 80% темір және 20% кремний диоксиді құрайтын ішкі ядро ​​алып жатыр.
Ішкі ядро ​​қатты және жоғары температура. Егер сыртқы мантиямен тікелей байланысты болса, онда Жердің ішкі ядросы өздігінен өмір сүреді. Оның қаттылығы, жоғары температураға қарамастан, планетаның орталығындағы 3 миллион атмосфераға жететін үлкен қысыммен қамтамасыз етіледі.
Көптеген химиялық элементтернәтижесінде олар металдық күйге өтеді. Сондықтан, тіпті Жердің ішкі ядросы металл сутегінен тұрады деген болжам бар.
Тығыз ішкі ядро ​​планетамыздың өміріне елеулі әсер етеді. Онда жеңіл газ қабықшаларын, жердің гидросфера және геосфералық қабаттарын шашыраудан сақтайтын планеталық гравитациялық өріс шоғырланған.
Бәлкім, мұндай өріс өзінің химиялық құрамы мен құрылымы жағынан ол кезде қандай болса да, планета пайда болғаннан бері ядроға тән. Ол түзілген бөлшектердің орталыққа жиырылуына ықпал етті.
Соған қарамастан, ядроның шығу тегі мен Жердің ішкі құрылымын зерттеу ең көп өзекті мәселепланетамыздың геологиялық тарихын зерттеумен тығыз айналысатын ғалымдарға арналған. Бұл мәселенің түпкілікті шешімі әлі алыс. Түрлі қайшылықтарды болдырмау үшін, қазіргі ғылымядроның қалыптасу процесі Жердің пайда болуымен бір мезгілде бола бастады деген гипотеза қабылданған.

Жердің ядросы екі қабаттан тұрады, олардың арасында шекаралық аймақ бар: ядроның сыртқы сұйық қабықшасының қалыңдығы 2266 километрге жетеді, оның астында диаметрі есептеулер бойынша 1300 км-ге жететін массивті тығыз ядро ​​бар. Өтпелі аймақ біркелкі емес қалыңдыққа ие және бірте-бірте қатайып, ішкі өзекке өтеді. Жоғарғы қабаттың бетінде температура 5960 градус Цельсий аймағында, дегенмен бұл деректер шамамен саналады.

Сыртқы ядроның шамамен құрамы және оны анықтау әдістері

Тіпті жер ядросының сыртқы қабатының құрамы туралы өте аз мәлімет бар, өйткені зерттеу үшін үлгі алу мүмкін емес. Біздің планетамыздың сыртқы ядросын құра алатын негізгі элементтер темір мен никель болып табылады. Ғалымдар бұл гипотезаға метеориттердің құрамын талдау нәтижесінде келді, өйткені ғарыштан келген саяхатшылар астероидтар мен басқа планеталар ядроларының фрагменттері болып табылады.

Дегенмен, метеориттерді химиялық құрамы бойынша мүлдем бірдей деп санауға болмайды, өйткені бастапқы ғарыштық денелер мөлшері жағынан Жерден әлдеқайда аз болды. Көптеген зерттеулерден кейін ғалымдар ядролық заттың сұйық бөлігі басқа элементтермен, соның ішінде күкіртпен өте сұйылтылған деген қорытындыға келді. Бұл оның темір-никель қорытпаларына қарағанда төмен тығыздығын түсіндіреді.

Планета ядросының сыртқы бөлігінде не болады?

Мантиямен шекарадағы ядроның сыртқы беті біртекті емес. Ғалымдар оның ішкі рельеф түрін құрайтын басқа қалыңдығы бар деп болжайды. Бұл гетерогенді терең заттардың үнемі араласуына байланысты. Олар химиялық құрамы бойынша әртүрлі, сонымен қатар әртүрлі тығыздықтарға ие, сондықтан ядро ​​мен мантия арасындағы шекараның қалыңдығы 150-ден 350 км-ге дейін өзгеруі мүмкін.

Өткен жылдардағы фантазистер өз шығармаларында терең үңгірлер мен жерасты өткелдері арқылы Жердің орталығына саяхатты сипаттады. Бұл шынымен мүмкін бе? Өкінішке орай, ядроның бетіндегі қысым 113 миллион атмосферадан асады. Бұл кез келген үңгір мантияға жақындау сатысында да қатты «соғылады» дегенді білдіреді. Бұл біздің планетада тереңдігі 1 км-ден асатын үңгірлердің неге жоқ екенін түсіндіреді.

Ядроның сыртқы қабаты қалай зерттеледі?

Ғалымдар сейсмикалық белсенділікті бақылау арқылы ядроның қандай болатынын және оның неден тұратынын бағалай алады. Мәселен, мысалы, сыртқы және ішкі қабаттар магнит өрісінің әсерінен әртүрлі бағытта айналатыны анықталды. Жердің ядросы әлі де ондаған ашылмаған құпияларды сақтайды және жаңа іргелі жаңалықтарды күтуде.

Екі затты да алмаспен тығыз сығымдау арқылы ғалымдар балқытылған темірді силикат арқылы итеріп жібере алды. «Бұл қысым темірдің силикаттармен әрекеттесу қасиеттерін айтарлықтай өзгертеді», - дейді Мао. - Жоғары қысымда «балқыту желісі» пайда болады.

Бұл темірдің миллиондаған жылдар бойы Жердің өзегіне жеткенше бірте-бірте жартастарынан сырғып өткенін болжауы мүмкін.

Осы кезде сіз мынаны сұрайтын шығарсыз: біз ядроның өлшемін қалай білеміз? Неліктен ғалымдар оны 3000 шақырым қашықтықтан басталады деп есептейді? Бір ғана жауап бар: сейсмология.

Жер сілкінісі болған кезде ол бүкіл планетаға соққы толқындарын жібереді. Сейсмологтар бұл тербелістерді тіркейді. Ғаламшардың бір жағын алып балғамен ұрып, екінші жағындағы шуды тыңдап тұрғандай.

Редферн: «1960 жылдары Чилиде жер сілкінісі болды, ол бізге деректердің үлкен көлемін берді», - дейді. «Жердің айналасындағы барлық сейсмикалық станциялар осы жер сілкінісінің дүмпулерін тіркеді».

Бұл тербелістердің бағытына байланысты олар Жердің әртүрлі бөліктерінен өтеді және бұл олардың екінші шетінде қандай «дыбыс» шығаратынына әсер етеді.

Сейсмология тарихының басында кейбір тербелістердің жоқ екені белгілі болды. Бұл «S-толқындар» бір жерден пайда болғаннан кейін Жердің екінші шетінде көрінеді деп күтілген, бірақ олар болмады. Мұның себебі қарапайым. S-толқындары қатты зат арқылы қайталанады және сұйықтық арқылы тарай алмайды.

Олар жердің ортасында балқыған нәрсеге соқтығысқан болуы керек. S-толқындарының жүру жолдарын картаға түсірген ғалымдар 3000 шақырымдай тереңдікте тау жыныстары сұйық күйге айналады деген қорытындыға келді. Бұл сонымен қатар бүкіл ядроның балқытылғанын көрсетеді. Бірақ бұл оқиғада сейсмологтар тағы бір тосын сый жасады.


1930 жылдары дат сейсмологы Инге Леман толқынның тағы бір түрі П-толқыны күтпеген жерден ядро ​​арқылы өтіп, планетаның арғы жағында табылғанын анықтады. Өзек екі қабатқа бөлінген деген болжам бірден пайда болды. 5000 шақырым төменнен басталатын «ішкі» ядро ​​қатты болды. Тек «сыртқы» өзегі балқытылған.

Леманның идеясы 1970 жылы неғұрлым сезімтал сейсмографтар P-толқындарының шын мәнінде ядродан өтетінін және кейбір жағдайларда оны белгілі бір бұрыштарда секіретінін көрсеткенде расталды. Олардың планетаның екінші жағында болуы таңқаларлық емес.

Соққы толқындары жер сілкінісі ғана емес, бүкіл жер сілкінісін жібереді. Расында, сейсмологтар ядролық қарудың дамуына көп қарыздар.

Ядролық жарылыс жер бетінде де толқындар тудырады, сондықтан ядролық қаруды сынау кезінде мемлекеттер сейсмологтардың көмегіне жүгінеді. Қырғи қабақ соғыс кезінде бұл өте маңызды болды, сондықтан Леман сияқты сейсмологтар үлкен қолдауға ие болды.

Бәсекелес елдер бір-бірінің ядролық мүмкіндіктерімен танысып жатты, ал параллельді түрде біз Жердің ядросы туралы көбірек білдік. Сейсмология әлі күнге дейін ядролық жарылыстарды анықтау үшін қолданылады.


Енді біз Жер құрылымының дөрекі суретін сала аламыз. Планетаның ортасына дейін шамамен жарты жолда басталатын балқыған сыртқы ядро ​​бар, ал оның ішінде диаметрі шамамен 1220 километр болатын қатты ішкі ядро ​​​​бар.

Бұдан, әсіресе, ішкі өзек тақырыбына қатысты сұрақтар аз емес. Мысалы, ол қаншалықты ыстық? Бұны анықтау оңай болған жоқ, ғалымдар көптен бері миын тырп еткізді, дейді Ұлыбританиядағы Лондон университеттік колледжінің қызметкері Лидунка Вокадло. Біз оған термометрді жабыстыра алмаймыз, сондықтан жалғыз нұсқа - зертханада дұрыс қысым жасау.


Қалыпты жағдайда темір 1538 градус температурада ериді

2013 жылы француз ғалымдарының бір тобы бүгінгі күнге дейінгі ең жақсы бағаны шығарды. Олар таза темірді өзектегінің жартысы қысымға ұшыратып, содан бастады. Өзектегі таза темірдің балқу температурасы шамамен 6230 градус. Басқа материалдардың болуы балқу температурасын аздап, 6000 градусқа дейін төмендетуі мүмкін. Бірақ ол әлі күнге дейін Күннің бетіне қарағанда ыстық.

Олардың қабығында қуырылған картоптың бір түрі болғандықтан, Жердің өзегі планетаның пайда болуынан қалған жылу арқасында ыстық күйінде қалады. Ол сондай-ақ тығыз материалдардың қозғалысы нәтижесінде пайда болатын үйкелістен, сондай-ақ радиоактивті элементтердің ыдырауынан жылу алады. Ол әр миллиард жыл сайын шамамен 100 градусқа салқындайды.

Бұл температураны білу пайдалы, өйткені ол тербелістердің ядро ​​арқылы таралу жылдамдығына әсер етеді. Және бұл ыңғайлы, өйткені бұл тербелістерде біртүрлі нәрсе бар. P-толқындары ішкі ядро ​​арқылы таңқаларлық баяу өтеді - ол таза темірден жасалғанға қарағанда баяу.

«Сейсмологтар жер сілкінісі кезінде өлшенген толқын жылдамдығы эксперименттік немесе компьютерлік модельдеу көрсеткеннен әлдеқайда төмен», - дейді Вокадло. «Неге екенін әлі ешкім білмейді».

Темірмен басқа материал араласатыны анық. Мүмкін никель. Бірақ ғалымдар сейсмикалық толқындардың темір-никель қорытпасынан қалай өтуі керек екенін есептеп, есептеулерді бақылауларға сәйкес келтіре алмады.

Вокадло мен оның әріптестері қазіргі уақытта ядрода күкірт пен кремний сияқты басқа элементтердің болуын қарастыруда. Осы уақытқа дейін ешкімнің көңілінен шығатын ішкі өзек құрамының теориясын айта алған жоқ. Золушка мәселесі: аяқ киім ешкімге жарамайды. Вокадло компьютерде ішкі ядроның материалдарымен тәжірибе жасауға тырысады. Ол сейсмикалық толқындарды қажетті мөлшерде баяулайтын материалдардың, температуралардың және қысымдардың комбинациясын табуға үміттенеді.


Оның айтуынша, бұл құпия ішкі ядроның балқу нүктесіне жақын екендігінде болуы мүмкін. Нәтижесінде материалдың нақты қасиеттері мінсіз қатты заттың қасиеттерінен өзгеше болуы мүмкін. Ол сондай-ақ сейсмикалық толқындардың неліктен күтілгеннен баяу таралатынын түсіндіре алады.

«Егер бұл әсер шынайы болса, біз минералдар физикасының нәтижелерін сейсмология нәтижелерімен салыстыра аламыз», - дейді Вокадло. «Адамдар мұны әлі жасай алмайды».

Жердің ядросына қатысты әлі де шешілмеген көптеген жұмбақтар бар. Бірақ бұл елестетуге келмейтін тереңдікке сүңги алмай, ғалымдар бізден мыңдаған шақырым төмен ненің бар екенін анықтау үшін ерлік жасады. Жердің ішкі қабатының жасырын процестерін зерттеу өте маңызды. Жерде жартылай балқыған ядроның арқасында пайда болатын қуатты магнит өрісі бар. Балқыған ядроның тұрақты қозғалысы генерациялайды электр тоғыпланетаның ішінде және ол, өз кезегінде, ғарыш кеңістігіне баратын магнит өрісін тудырады.

Бұл магнит өрісі бізді зиянды күн радиациясынан қорғайды. Егер Жердің өзегі бұрынғыдай болмаса, магнит өрісі болмас еді және біз одан қатты зардап шегетін едік. Ешқайсымыздың өз көзімізбен көре алмасымыз екіталай, бірақ оның бар екенін білу жақсы.

Тереңдігі – 2900 км. Шардың орташа радиусы 3500 км. Ол радиусы шамамен 1300 км болатын қатты ішкі ядроға және қалыңдығы шамамен 2200 км сұйық сыртқы ядроға бөлінеді, олардың арасында кейде өтпелі аймақ бөлінеді. Жердің қатты ядросының бетіндегі температура болжам бойынша 6230 ± 500 (5960 ± 500 ° C) жетеді, ядроның ортасында тығыздық шамамен 12,5 т / м³ болуы мүмкін, қысым 3,7 миллион атм (375 ГПа) дейін. Ядроның массасы 1,932⋅10 24 кг.

Ядро туралы өте аз мәлімет бар – барлық ақпарат жанама геофизикалық немесе геохимиялық әдістермен алынған. Негізгі материалдың үлгілері әлі қол жетімді емес.

Оқу тарихы