Unul dintre primii care sugerează că a existat o regiune cu densitate crescută în centrul Pământului a fost Henry Cavendish. El a reușit să calculeze masa și densitatea medie a planetei și să stabilească că este semnificativ mai mare decât densitatea rocilor.
Miezul Pământului este partea centrală, cea mai adâncă a Pământului, situată sub mantaua planetei.
Se află la o adâncime de 2900 km. Raza medie a sferei este de 3,5 mii km. Temperatura de la suprafața nucleului solid al Pământului ajunge la 6230±500 K (5960±500°C), în centru densitatea este de aproximativ 12,5 t/m³, presiunea este de până la 361 GPa (3,7 milioane atm). Masa miezului - 1.932·1024 kg. Substanța care alcătuiește miezul Pământului este încălzită prin presiune (gravitație).
Unul dintre primii care sugerează că a existat o regiune cu densitate crescută în centrul Pământului a fost Henry Cavendish. El a reușit să calculeze masa și densitatea medie a planetei și să stabilească că aceasta este semnificativ mai mare decât densitatea rocilor care ajung la suprafața pământului.
Există foarte puține informații despre miezul Pământului, chiar și ceea ce este disponibil a fost obținut prin metode indirecte geofizice sau geochimice. Nu este încă posibil să se preleveze mostre din materialul de bază. Compoziția sa nu este cunoscută direct. Se presupune că constă dintr-un aliaj fier-nichel cu un amestec de alte elemente siderofile.
Oamenii de știință par să aibă o nouă explicație pentru ce nucleul Pământului rămâne solid, în ciuda temperaturii sale mai ridicate decât suprafața Soarelui. Se pare că acest lucru se poate datora arhitecturii atomice a „mingii” de fier cristalizat situat în centrul planetei noastre.
Cercetătorii sugerează că nucleul Pământului poate avea o stare atomică nemaivăzută până acum, care îi permite să reziste la temperaturile și presiunile incredibile care se preconizează să apară în centrul planetei noastre. Dacă oamenii de știință au dreptate în această chestiune, atunci acest lucru poate ajuta la rezolvarea unui alt mister care ne bântuie de multe decenii.
O echipă de cercetători de la Institutul Regal de Tehnologie din Stockholm din Suedia a folosit Triolith - unul dintre cele mai puternice supercalculatoare din țară - pentru a simula un proces atomic care ar putea avea loc la aproximativ 6.400 de kilometri sub suprafața pământului. Ca și în cazul oricărui alt metal, structurile atomice ale fierului sunt capabile să se schimbe sub influența schimbărilor de temperatură și presiune. La temperatura camerei și la presiune normală, fierul se află în așa-numita fază cubică centrată pe corp (bcc) a rețelei cristaline. Sub presiune ridicată, rețeaua se transformă într-o fază hexagonală compactă. Acești termeni descriu aranjarea atomilor în rețeaua cristalină a unui metal, care, la rândul lor, sunt responsabili pentru rezistența sa și alte proprietăți, cum ar fi dacă metalul va rămâne în stare solidă sau nu.
Anterior, se credea că starea solidă, cristalizată a fierului din miezul pământului se explică prin faptul că acesta se află în faza hexagonală compactă a rețelei cristaline, deoarece condițiile pentru bcc sunt prea instabile aici. Cu toate acestea, noile cercetări pot indica faptul că mediul din centrul planetei noastre întărește și densifică starea bcc, mai degrabă decât o distruge.
„În condițiile nucleului pământului, rețeaua de fier bcc prezintă un model de difuzie atomică fără precedent. Faza CCA se bazează pe motto-ul „ceea ce nu mă omoară, mă face mai puternic”. Instabilitatea poate întrerupe faza bcc la temperaturi scăzute, dar temperaturile ridicate, dimpotrivă, cresc stabilitatea acestei faze”, spune cercetătorul principal Anatoly Belonoshko.
Ca o analogie pentru activitatea crescută a atomilor din fier în centrul Pământului, Belonoshko citează un pachet de cărți amestecate, unde atomii (reprezentați prin cărți) se pot amesteca constant și foarte rapid între ei sub influența temperaturii și presiunii ridicate. , dar puntea rămâne un singur întreg. Și aceste cifre sunt foarte impresionante: de 3,5 milioane de ori mai mare decât presiunea pe care o experimentăm la suprafață și cu aproximativ 6000 de grade Celsius mai mare ca temperatură.
Datele de la supercomputerul Triolith arată, de asemenea, că până la 96% (mai mare decât calculele anterioare) din masa nucleului interior al Pământului este probabil să fie fier. Restul provine din nichel și alte elemente ușoare.
Un alt mister care poate fi rezolvat de cercetările recente este motivul pentru care undele seismice călătoresc mai repede între poli decât peste ecuator. Acest fenomen este adesea numit anizotropie. Cercetătorii spun că comportamentul rețelei bcc în fier în condițiile extreme găsite în centrul Pământului poate fi suficient pentru a produce efecte de anizotropie la scară largă, care, la rândul lor, creează o altă cale pe care oamenii de știință să o exploreze în viitor.
Este important de menționat că această ipoteză este derivată pe baza unor simulări computerizate specifice ale proceselor dinamice interne ale Pământului și, pe baza altor modele, rezultatele calculului pot diferi. Până când ne dăm seama cum să coborâm instrumentele științifice corespunzătoare la o asemenea adâncime, nu vom putea vorbi cu o sută la sută siguranța despre corectitudinea calculelor. Și având în vedere temperatura și presiunea care pot exista acolo, obținerea dovezilor directe ale activității nucleului planetei poate fi complet imposibilă pentru noi.
Și totuși, în ciuda provocărilor, este important să continuăm cercetările în acest fel, deoarece odată ce vom putea afla mai multe despre ce se întâmplă cu adevărat în interiorul planetei noastre, vom avea șanse mai mari să știm ce urmează.
De ce nucleul pământului nu s-a răcit și a rămas încălzit la o temperatură de aproximativ 6000°C timp de 4,5 miliarde de ani? Întrebarea este extrem de complexă, la care, de altfel, știința nu poate da un răspuns 100% exact și inteligibil. Cu toate acestea, există motive obiective pentru aceasta.
Secretul excesiv
Misterul excesiv, ca să spunem așa, al miezului pământului este asociat cu doi factori. În primul rând, nimeni nu știe sigur cum, când și în ce circumstanțe s-a format - acest lucru s-a întâmplat în timpul formării proto-pământului sau deja în primele etape ale existenței planetei formate - toate acestea sunt un mare mister. În al doilea rând, este absolut imposibil să obțineți mostre din miezul pământului - nimeni nu știe sigur în ce constă. Mai mult, toate datele pe care le cunoaștem despre nucleu sunt colectate folosind metode și modele indirecte.
De ce nucleul Pământului rămâne fierbinte?
Pentru a încerca să înțelegeți de ce miezul pământului nu se răcește atât de mult timp, trebuie mai întâi să înțelegeți ce a făcut să se încălzească inițial. Interiorul planetei noastre, ca și cel al oricărei alte planete, este eterogen; ele reprezintă straturi relativ clar delimitate de diferite densități. Dar nu a fost întotdeauna cazul: elementele grele s-au scufundat încet, formând miezul intern și extern, în timp ce elementele ușoare au fost forțate în vârf, formând mantaua și scoarța terestră. Acest proces decurge extrem de lent și este însoțit de eliberarea de căldură. Cu toate acestea, acesta nu a fost motivul principal al încălzirii. Întreaga masă a Pământului apasă cu o forță enormă asupra centrului său, producând o presiune fenomenală de aproximativ 360 GPa (3,7 milioane de atmosfere), în urma căreia dezintegrarea elementelor radioactive cu viață lungă conținute în miezul fier-siliciu-nichel. a început să apară, care a fost însoțită de emisii colosale de căldură.
O sursă suplimentară de încălzire este energia cinetică generată ca urmare a frecării dintre diferite straturi (fiecare strat se rotește independent de celălalt): miezul interior cu exteriorul și exteriorul cu mantaua.
Interiorul planetei (nu se respecta proportiile). Frecarea dintre cele trei straturi interioare servește ca o sursă suplimentară de încălzire.
Pe baza celor de mai sus, putem concluziona că Pământul și în special intestinele sale sunt o mașinărie autosuficientă care se încălzește singur. Dar acest lucru nu poate continua pentru totdeauna: rezervele de elemente radioactive din interiorul nucleului dispar încet și nu va mai exista nimic care să mențină temperatura.
Se face frig!
De fapt, procesul de răcire a început deja cu foarte mult timp în urmă, dar decurge extrem de lent - la o fracțiune de grad pe secol. Conform estimărilor aproximative, vor trece cel puțin 1 miliard de ani înainte ca miezul să se răcească complet și reacțiile chimice și alte reacții din el să înceteze.
Răspuns scurt: Pământul, și în special miezul pământului, este o mașină autosuficientă care se încălzește singur. Întreaga masă a planetei apasă pe centrul său, producând o presiune fenomenală și, prin urmare, declanșând procesul de dezintegrare a elementelor radioactive, în urma căruia se eliberează căldură.
Voi încerca să explic folosind exemplul unui bazin.
Prima greșeală este că faptele nu sunt adunate.
Ele sunt foarte eterogene și ei înșiși se grupează în sisteme la distanțe diferite de centrul de cunoaștere stabilit istoric. Este cel mai important. Știința nu adună fapte într-un castron, ea adaptează bazinul la fapte. Gândești diferit și faci invers, asta este o amăgire, pentru că arunci acele fapte care inevitabil vor contrazice bazinul tău, adică pur și simplu nu vezi aceste fapte, le ignori.
În plus, totul depinde de stadiul cunoașterii, se găsesc multe bazine, cele care acoperă majoritatea faptelor sunt acceptate ca fiind relativ adevărate și sunt ulterior folosite ca cunoștințe relative, care în practică devin cunoștințe absolute, iar faptele care nu intră în atenție. pe practică declarată ca eroare, de exemplu 49%, 30% etc. la 0% (aceasta este o reflectare a progresului bazinelor, ceea ce este imposibil cu gândirea pe care o ai). Și vezi doar asta, pentru că ești predat așa la școală, că această cunoaștere este constantă, este pur și simplu o trăsătură a metodei de predare, ești, aproximativ vorbind, în mod constant înșelat, spunând că această cunoaștere este absolută, iar știința în general. spune că această cunoaștere este relativă, este normal, pentru că așa funcționează creierul nostru, nu ar putea învăța altfel, nu știința este imperfectă, dar creierul nostru este imperfect. Și doar într-o specializare îngustă creierul începe să gândească în concepte științifice abstracte, aceștia sunt specialiștii, exact despre asta am vorbit mai sus.
Dar aceasta este practica, iar teoria stiintifica despre care vorbim gaseste treptat tot mai multe bazine noi, gaseste ultimul, care contine TOATE faptele dintr-un grup dat la o anumita distanta, inainte de aceasta bazinele erau numite ipoteze, și această megacoxa se numește teorie (aceasta este o clasificare veche, astăzi totul este ipoteze) și, cel mai important, prezice TOATE faptele noi care apar într-un anumit grup, la o anumită distanță.
Astăzi suntem în stadiul de megabazin în majoritatea domeniilor de cunoaștere, iar ceea ce citați sunt bazine vechi de care nu mai sunt necesare pentru că sunt ineficiente, adică nu faptele sunt aruncate, ci bazinele.
Mai departe, de îndată ce am înțeles un grup de fapte, am început să vedem un alt grup de fapte, care se grupează la o distanță mai mare decât centrul cunoașterii și pe care pur și simplu nu le-am putut măsura și vedea înainte și am construit ipoteze despre ele pe baza lor. faptele care stau la baza granițelor, adică a existat o masă de bazine fără practică, care erau acoperite mai mult sau mai puțin de un set de fapte indirecte care decurgeau din faptele limită observației. Până să apară un bazin care să le explice pe toate, toate faptele indirecte pe care nu le putem vedea, dar putem vedea relația lor atât cu faptele cunoscute de noi înainte, cât și între ele. Acest bazin poate contrazice complet megabazinul anterior, deoarece din cauza distanței, legile prin care grupurile de fapte sunt grupate sunt întotdeauna diferite, uneori opuse.
Acestea sunt, de exemplu, teoriile lui Newton (megacoxa) și Einstein (noua megacoxa indirectă), sunt opuse și în același timp obiective. Treptat, datorită progresului în direcția adesea paralelă a cunoașterii, deja începem să vedem fapte directe, și nu fapte indirecte, adică limita a ceea ce se observă crește și dacă ești conștient, atunci TOTUL în Relativitatea Generală este în creștere. confirmat experimental astăzi, de îndată ce apare un instrument care poate face acest lucru confirma, adică un fapt observat și nu indirect.
Acest ciclu este nesfârșit, aceasta este cheia eficienței metodei științifice de cunoaștere, dacă nu vedem un fapt și nu îl putem găsi indirect, atunci nici măcar nu privim în direcția lui și nu ne facem griji, deoarece în practică este imposibil de folosit. Acest lucru este diferit de credință, atunci când un astfel de fapt este inventat. Adică la întrebarea dacă există un Dumnezeu, știința spune că nu știu în teorie, dar în practică spune că nu, dar aceasta este cunoaștere relativă, de îndată ce apare un fapt într-un anumit domeniu al cunoașterii, vom reconsidera complet totul.
Un alt aspect important este predictiv, dacă un nou fapt apare într-un grup de fapte care au fost deja incluse într-un grup de fapte bine studiat la o anumită distanță, care a acoperit deja megacoxa, atunci teoria este declarată invalidă și știința se schimbă complet. , megacoxa veche este aruncată, dar nu există un vechi bazin obișnuit aruncat, care a învins megabazinul, deoarece nu corespunde multor fapte mai vechi, și se face un bazin nou, care poate fi ASEMĂNĂ cu vechile bazine și nespecialiștii încep să strige că știința însăși nu știe ce vrea și toată cunoașterea științifică este o prostie și oamenii de știință mint mereu. Aceasta este și o greșeală din cauza faptului că gândim în analogii, gândim în asemănări, așa sunt structurate circuitele neuronale.
Dar nu știm că aceste fapte noi dintr-un grup cunoscut de fapte fac parte dintr-un nou grup de fapte și, ca să spunem așa, vârful aisbergului sau o parte a vechiului grup.
Primul caz este relativitatea generală, al doilea caz este, de exemplu, teoria evoluției.
De aceea în teorie spunem mereu că nu știm nimic, nu știm dacă Newton sau Darwin au dreptate, dar în practică spunem că da, au dreptate și obiective și exact asta se predă la școală. , care îl încurcă și mai mult pe elev. Pentru că au găsit o grămadă de fapte care resping atât Newton, cât și Darwin, dar s-au dovedit a fi dintr-un grup diferit de fapte, în principal la granița dintre ei. Aceasta se numește clarificarea teoriei, de exemplu, cea a lui Darwin este o teorie sintetică a evoluției, teoria echilibrului punctat și teoria modernă a evoluției, în care există moștenirea caracteristicilor dobândite etc., ceea ce au negat toți precedentele și negat pe bună dreptate, scara era pur și simplu diferită.
MOSCOVA, 12 februarie - RIA Novosti. Geologii americani spun că nucleul interior al Pământului nu ar fi putut apărea acum 4,2 miliarde de ani în forma în care oamenii de știință îl imaginează astăzi, deoarece acest lucru este imposibil din punct de vedere al fizicii, potrivit unui articol publicat în jurnalul EPS Letters. .
„Dacă nucleul tânărului Pământ era format în întregime din lichid pur, omogen, atunci nucleolul interior nu ar trebui să existe în principiu, deoarece această materie nu s-ar putea răci la temperaturile la care a fost posibilă formarea sa. Prin urmare, în acest caz, nucleul poate fi o compoziție eterogenă și se pune întrebarea cum a devenit astfel. Acesta este paradoxul pe care l-am descoperit", spune James Van Orman de la Case Western Reserve University din Cleveland (SUA).
În trecutul îndepărtat, miezul Pământului era complet lichid și nu era format din două sau trei straturi, așa cum sugerează acum unii geologi, un miez metalic interior și o topitură înconjurătoare de fier și elemente mai ușoare.
În această stare, miezul s-a răcit rapid și a pierdut energie, ceea ce a dus la o slăbire a câmpului magnetic pe care l-a generat. După ceva timp, acest proces a atins un anumit punct critic, iar partea centrală a nucleului a „înghețat”, transformându-se într-un nucleol metalic solid, care a fost însoțit de o creștere și o creștere a puterii câmpului magnetic.
Momentul acestei tranziții este extrem de important pentru geologi, deoarece ne permite să estimăm aproximativ cu ce viteză se răcește nucleul Pământului astăzi și cât va dura „scutul” magnetic al planetei noastre, protejându-ne de acțiunea razelor cosmice, și atmosfera Pământului de la vântul solar.
Geologii au descoperit ceea ce inversează polii magnetici ai PământuluiGeologii elvețieni și danezi cred că polii magnetici își schimbă periodic locul din cauza undelor neobișnuite din interiorul nucleului lichid al planetei, rearanjându-și periodic structura magnetică pe măsură ce se deplasează de la ecuator la poli.Acum, după cum notează Van Orman, majoritatea oamenilor de știință cred că acest lucru s-a întâmplat în primele momente ale vieții Pământului din cauza unui fenomen, un analog al căruia poate fi găsit în atmosfera planetei sau în aparatele de sifon din restaurantele fast-food.
Fizicienii au descoperit de mult timp că unele lichide, inclusiv apa, rămân lichide la temperaturi vizibil sub punctul de îngheț, dacă în interior nu există impurități, cristale de gheață microscopice sau vibrații puternice. Dacă îl scuturați ușor sau aruncați o bucată de praf în el, atunci un astfel de lichid îngheață aproape instantaneu.
Ceva similar, potrivit geologilor, s-a întâmplat acum aproximativ 4,2 miliarde de ani în interiorul nucleului Pământului, când o parte din acesta s-a cristalizat brusc. Van Orman și colegii săi au încercat să reproducă acest proces folosind modele computerizate ale interiorului planetei.
Aceste calcule au arătat în mod neașteptat că nucleul interior al Pământului nu ar trebui să existe. S-a dovedit că procesul de cristalizare a rocilor sale este foarte diferit de modul în care se comportă apa și alte lichide suprarăcite - aceasta necesită o diferență uriașă de temperatură, mai mult de o mie de kelvin și dimensiunea impresionantă a unui „peți de praf”, a cărui diametrul ar trebui să fie de aproximativ 20-45 de kilometri.
Ca rezultat, două scenarii sunt cel mai probabil - fie nucleul planetei ar fi trebuit să înghețe complet, fie ar fi trebuit să rămână complet lichid. Ambele sunt neadevărate, deoarece Pământul are un nucleu solid interior și un nucleu lichid exterior.
Cu alte cuvinte, oamenii de știință nu au încă un răspuns la această întrebare. Van Orman și colegii săi îi invită pe toți geologii de pe Pământ să se gândească la modul în care o „bucată” destul de mare de fier s-ar putea forma în mantaua planetei și „s-ar scufunda” în miezul acesteia, sau să găsească un alt mecanism care să explice modul în care s-a împărțit în două. părți.
Se încarcă...