Jordens kerne

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 6. juni 2021; checks kræver 7 redigeringer .

Jordens kerne  er den centrale, dybeste del af planeten Jorden , geosfæren , placeret under Jordens kappe og, formodentlig, bestående af en jern - nikkel - legering med en blanding af andre siderofile elementer . Dybde - 2900 km. Kuglens gennemsnitlige radius er 3500 km. Den er opdelt i en fast indre kerne med en radius på omkring 1300 km og en flydende ydre kerne med en tykkelse på omkring 2200 km, mellem hvilke der nogle gange skelnes en overgangszone [1] . Temperaturen på overfladen af ​​Jordens faste kerne når formodentlig 6230±500 K (5960±500 °C) [2] [3], i midten af ​​kernen kan tætheden være omkring 12,5 t / m³, trykket er op til 3,7 millioner atm (375 GPa). Massen af ​​kernen er 1,932⋅1024 kg .

Man ved meget lidt om kernen - al information er indhentet ved indirekte geofysiske eller geokemiske metoder. Prøver af kernematerialet er endnu ikke tilgængelige.

Studiehistorie

Sandsynligvis blev en af ​​de første antagelser om eksistensen af ​​et område med høj tæthed inde i Jorden lavet af Henry Cavendish , som beregnede Jordens masse og gennemsnitlige tæthed og fandt ud af, at den er meget højere end tætheden, der er karakteristisk for klipper, der kommer frem på jordens overflade [4] .

Eksistensen blev bevist i 1897 af den tyske seismolog E. Wiechert , og dybden (2900 km) blev bestemt i 1910 af den amerikanske geofysiker B. Gutenberg .

I 1922 foreslog grundlæggeren af ​​geokemi , V. M. Goldshmidt , at kernen blev dannet ved gravitationsdifferentiering af den primære Jord under dens vækst eller senere.

En alternativ hypotese om, at jernkernen opstod selv i en protoplanetarisk sky, blev udviklet af den tyske videnskabsmand A. Eiken (1944), den amerikanske videnskabsmand E. Orovan og den sovjetiske videnskabsmand A. P. Vinogradov (1960'erne-1970'erne).

I 1941 foreslog Kuhn og Ritman , baseret på hypotesen om identiteten af ​​sammensætningen af ​​Solen og Jorden og på beregningerne af faseovergangen i brint, at jordens kerne består af metallisk brint . [5] [6] Denne hypotese er ikke blevet testet eksperimentelt. Chokkompressionseksperimenter har vist, at densiteten af ​​metallisk brint er cirka en størrelsesorden lavere end tætheden af ​​kernen. Men senere blev denne hypotese tilpasset til at forklare strukturen af ​​de gigantiske planeter - Jupiter , Saturn og andre. Indtil for nylig blev det antaget, at magnetfeltet på sådanne planeter opstår netop i den metalliske brintkerne.

Men i 2016 var videnskabsmænd fra USA og Storbritannien, efter at have skabt forhold tæt på kernen med øjeblikkelig kompression, hvilket skabte et tryk på 1,5 millioner atmosfærer og høje temperaturer på flere tusinde grader, i stand til at opnå den tredje mellemtilstand af brint [ 7] , hvori den har egenskaber af både metal og gas. I denne tilstand transmitterer den ikke synligt lys, i modsætning til infrarød stråling, hvorfor det blev kaldt "mørk brint". Desuden passer mørk brint, i modsætning til metallisk brint, perfekt ind i modellen for strukturen af ​​gigantiske planeter.[ betydningen af ​​det faktum? ] forklarer især, hvorfor de øvre lag af gasgiganter er meget varmere, end de burde være, og overfører energi fra kernen, og da det også har elektrisk ledningsevne, selvom det er værre end metallisk brint, spiller det samme rolle som den ydre kerne. på jorden. [otte]

Derudover foreslog V. N. Lodochnikov og W. Ramsay , at den nederste kappe og kernen har samme kemiske sammensætning - ved kerne-kappe-grænsen ved 1,36 Mbar passerer kappesilikater ind i en flydende metalfase (metalliseret silikatkerne) [9] .

I 2015 blev det kendt, at der er et tredje lag i den flydende del af kernen. Analysen af ​​seismiske bølger gjorde det muligt for en gruppe geologer ledet af professor Xiaodong Song fra University of Illinois at konkludere, at Jordens kerne ikke er to-lag, men tre-lag [10] [11] [12] .

Den nye undersøgelse, der oprindeligt blev offentliggjort i Physics of the Earth and Planetary Interiors, antyder, at tilstanden af ​​vores planets indre kerne spænder fra fast til halvblød og endda flydende.

"Jo mere vi studerer [kernen], jo mere indser vi, at det ikke bare er et kedeligt stykke jern," sagde Jessica Irving, en seismolog ved University of Bristol i England, i en kommentar til undersøgelsen. "Vi finder en helt ny skjult verden." [13]

Sammensætningen af ​​kernen

Der er kun indirekte data om kernens sammensætning, opnået på forskellige måder. Tilsyneladende er jernmeteoritter af de tilgængelige materialer tættest på jordens kerne i sammensætning , som er fragmenter af kernerne af asteroider og protoplaneter . Jernmeteoritter kan dog ikke give en nøjagtig idé om stoffet i jordens kerne, da de blev dannet i meget mindre legemer, hvilket betyder under forskellige fysisk-kemiske forhold.

På den anden side giver seismiske undersøgelser den nøjagtige størrelse af kernen [14] , og dens tæthed er kendt fra gravimetriske data , og dette pålægger yderligere begrænsninger for dens sammensætning. Da kernens tæthed er omkring 5-10 % mindre end densiteten af ​​jern-nikkel-legeringer, antages det, at Jordens kerne indeholder flere lette grundstoffer end jernmeteoritter [14] . Blandt de sandsynlige kandidater: svovl , oxygen , silicium , kulstof , fosfor , brint [14] .

Endelig kan kernens sammensætning estimeres ud fra geokemiske og kosmokemiske overvejelser. Hvis man på en eller anden måde beregner Jordens primære sammensætning og beregner, hvor stor en andel af grundstoffer der er i andre geosfærer, så kan man derved konstruere estimater af kernens sammensætning. Højtemperatur- og højtryksforsøg på fordelingen af ​​grundstoffer mellem smeltet jern og silikatfaser er til stor hjælp i sådanne beregninger.

Kemisk sammensætning af kernen
Kilde Si , vægt% Fe , vægt% Ni , vægt% S , vægt% O , vægt% Mn , ppm Cr , ppm Co , ppm P , ppm
Allegre et al., 1995, tabel 2 , s. 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, tabel 4 s 556 6,0 85,5 5,20 1,90 ~0 300 9000 2500 2000

I april 2015 foreslog forskere fra Oxford University en teori, hvorefter indholdet af uran i Jordens kerne er flere ppm højere end hidtil antaget [15] . En sådan udtalelse førte til udbredelsen af ​​højt profilerede notater i medierne om den påståede opdagelse af en urankerne nær Jorden [16] .

Jordens magnetfelt

Jordens magnetfelt skabes af planetens indre strukturer. Der er en misforståelse om, at det er skabt af de ferromagnetiske materialer i den indre kerne (som en permanent magnet) [17] , selvom jerns ferromagnetiske egenskaber forsvinder ved temperaturer over Curie-punktet . Den generelt accepterede hypotese til at forklare dannelsen af ​​Jordens magnetfelt kaldes geodynamoen . Ifølge den dannes magnetfeltet på grund af bevægelsen af ​​en elektrisk ledende væske i den ydre kerne. [18] [19]

Se også

Noter

  1. D. Yu. Pushcharovsky, Yu. M. Pushcharovsky (MSU), Sammensætning og struktur af Jordens kappe // Soros Educational Journal No. 11 1998
  2. S. Anzellini, A. Dewaele, M. Mezouar, P. Loubeyre, G. Morard. Afsmeltning af jern ved jordens indre kernegrænse baseret på hurtig røntgendiffraktion  (engelsk)  // Science  : journal. - 2013. - 26. april ( bd. 340 , nr. 6131 ). - S. 464-466 . - doi : 10.1126/science.1233514 .
  3. Jordens centrum er 1000 grader varmere end tidligere antaget // European Synchrotron Radiation Facility, 25-04-2013;
    kort oversættelse - Fysikere afklarede temperaturen på jordens kerne // Lenta.ru, 26. april 2013: "Temperaturen på Jordens faste jernkerne er, som videnskabsmænd har fastslået, omkring 6 tusinde grader Celsius. Det er tusind grader højere end tidligere skøn."
  4. Henry Cavendish . www.tsput.ru Hentet: 31. juli 2018.
  5. Kuskov O. L., Khitarov N. I. (1982) "Termodynamik og geokemi af jordens kerne og kappe. M .: Nauka, 1982 "s. 127:" I midten af ​​det XX århundrede. der er hypoteser om kernens ikke-jernsammensætning. W. Kuhn og A. Ritman [513] fremsatte på baggrund af hypotesen om identiteten af ​​sammensætningerne af Solen og Jorden og på beregningerne af faseovergangen i brint [666] antagelsen om en kerne bestående af metallisk brint."
  6. Kuhn W, Rittmann A. Über den Zustand des Erdinnern und seine Enstehung aus einem homogenen Urzustand - Geologische Rundschau, 1941, bind 32., udgave 3, s. 215-256. doi:10.1007/BF01799758 , ISSN 0016-7835
  7. R. Stewart McWilliams, D. Allen Dalton, Mohammad F. Mahmood, Alexander F. Goncharov. Optiske egenskaber af flydende brint ved overgangen til en ledende tilstand  // Fysiske gennemgangsbreve. — 2016-06-22. - T. 116 , no. 25 . - S. 255501 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.116.255501 .
  8. Ivan Ortega, Mørk brint forklarede mysterierne om gigantiske planeter L!FE #SCIENCE 28/06/2016 af Optical Properties of Fluid Hydrogen at the Transition to a Conducting State 2016. doi : 10.1103/PhysRevLett.116.2555
  9. E.N. Lyustikh, doktor i fysik og matematik. Videnskaber fra Videnskabsakademiet i USSR. Mysterier om dybe tarme  // http://neotec.ginras.ru/ . - 1967.
  10. Jordens kerne viste sig at være en tre-lags "matryoshka", fandt geologer ud af . RIA Novosti - Videnskab (9. februar 2015).
  11. Videnskabsnyheder. Jordens indre kerne er struktureret. Den indeholder en kerne mere , VSEGEI (17. februar 2015). Hentet 14. maj 2015.
  12. Tao Wang, Xiaodong Song, Han H. Xia. " Ækvatorial anisotropi i den indre del af Jordens indre kerne fra autokorrelation af jordskælvs coda ". Nature Geoscience 2015 doi:10.1038/ngeo2354 (9. februar 2015)
  13. Rhett Butler, Seiji Tsuboi. Antipodale seismiske refleksioner over forskydningsbølgehastighedsstrukturer i Jordens indre kerne  //  Jordens fysik og planeternes indre. — 2021-12-01. — Bd. 321 . — S. 106802 . — ISSN 0031-9201 . - doi : 10.1016/j.pepi.2021.106802 .
  14. 1 2 3 Formation of Earth's Core , 2007
  15. Carlson RW (2015) Planetarisk videnskab: En ny opskrift på jorddannelse. doi : 10.1038/520299a
  16. Forskere fra Oxford University foreslog en teori, ifølge hvilken Jordens kerne består af radioaktivt uran.
  17. http://www.earthlearningidea.com/PDF/147_Core.pdf side 2, "udbredt misforståelse om, at et stykke bevis for, at kernen er lavet af nikkel-jern, er, at de er magnetiske materialer, der forårsager Jordens magnetfelt ."
  18. Jordens magnetfelt
  19. Geodynamoen Arkiveret 25. november 2013 på Wayback Machine // EPS 122: foredrag 7

Litteratur

Links