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.
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]
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.
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 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]
Ordbøger og encyklopædier | |
---|---|
I bibliografiske kataloger |
|
jorden | ||
---|---|---|
Jordens historie | ||
Jordens fysiske egenskaber | ||
Jordens skaller | ||
Geografi og geologi | ||
Miljø | ||
se også | ||
|
Jordens skaller | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Ekstern | |||||||
Indre |
|