Содержание
Ядро Земли остывает быстрее имеющихся прогнозов: чем это грозит
Исследователи выяснили, что расплавленное ядро планеты теряет тепло быстрее из-за определенного минерала.
Related video
Земля сформировалась около 4,5 млрд лет назад и как известно, начала медленно остывать изнутри. Об этом сообщает Science Alert.
Несмотря на то, что температура поверхности и атмосферы Земли поднимается и опускается от тысячелетия к тысячелетию, ее внутренняя часть неизменно охлаждается. Речь идет о расплавленном ядре планеты, которое вращаясь создает магнитное поле – гигантский щит, защищающий жизнь на Земле.
Также ученые отмечают, что мантийная конвекция, тектоническая активность и вулканизм стабилизируют глобальные температуры на планете, помогая поддерживать благоприятные условия для жизни.
Поскольку внутренняя часть Земли постоянно остывает, в конечном итоге, это приведет к тому, что планета превратится в Марс или Меркурий. На Земле остановятся вся геологическая активность, а ее ядро навсегда затвердеет.
Новое исследование показывает, что столь непривлекательный сценарий может начаться намного раньше, чем предполагалось.
Ключом к разгадке оказался минерал, который располагается между железо-никелевым ядром планеты и расплавленной мантией. Пограничный материал называется бриджманитом и его теплопроводность влияет на то, как быстро тепло просачивается через ядро в мантию Земли.
Группа ученых под руководством планетолога из Швейцарской высшей технической школы Цюриха Мотохико Мураками воссоздали в лаборатории необходимые условия, чтобы выяснить, насколько хорошо проводит тепло бриджманит.
«Этот эксперимент показал, что тепловодность бриджманита примерно в 1,5 раза выше, чем предполагалось ранее», – заявил Мураками.
Иными словами, поток тепла от ядра к мантии Земли оказался выше, а значит скорость, с которой остывают недра планеты, также выше.
Но и это еще не все. Ученые считают, что процесс также может ускоряться, поскольку бриджманит превращается в другой минерал – постперовскит.
Последний обладает еще большей теплопроводностью и увеличивает скорость охлаждения сердца планеты.
«Результаты исследования дают нам новый взгляд на эволюцию Земли. Наша планета, как и другие каменистые планеты Меркурий и Марс, остывают и становятся геологически неактивными гораздо быстрее, чем предполагалось», – предупреждает автор исследования.
Пока ученые не могут сказать, насколько быстрее остывает планета. Например, Марс остывает намного быстрее Земли, потому как он значительно меньше. Но если и другие факторы, влияющие на ситуацию. Распад радиоактивных элементов может продлить жизнь планеты, поддерживая вулканическую активность. Такие элементы присутствуют в мантии Земли, но весь процесс пока недостаточно изучен.
Но ученые точно знают, что в масштабах человеческой жизни, процесс охлаждения Земли будет не быстрым. Возможно, Земля станет непригодной для жизни из-за других факторов намного раньше, чем ее ядро полностью остынет.
Ядро Земли «остывает быстрее, чем предполагалось»
Информация из Швейцарии на 10 языках
Закрыть
Поиск
Наука и техника
Планета Земля, возможно, теряет свое внутреннее тепло быстрее, чем это предполагалось ранее.
Keystone / Vilhelm Gunnersson
Планета Земля, возможно, теряет свое внутреннее тепло быстрее, чем это предполагалось ранее. Таков предварительный вывод ученых Высшей технической школы Цюриха (ETHZ).
Этот контент был опубликован 19 января 2022 года — 07:00
Русскоязычная редакция SWI Swissinfo, швейцарское информационное агентство Keystone-SDA / ETHZ / ИП
Для того чтобы прийти к такому выводуВнешняя ссылка, ученые разработали лабораторный эксперимент для измерения количества тепловой энергии, излучаемой жидким ядром планеты, состоящим из расплавленных железа и никеля. Тепло проходит через бриджманит (силикат-перовскит), плохо еще изученный минерал, находящийся в нижних слоях мантии Земли. Особенности передачи тепловой энергии в этом регионе регулируют скорость распространения сейсмических волн, которые приводят в том числе к вулканической активности и к движению тектонических плит.
Показать больше
В эксперименте использовалась «система измерения оптического поглощения тепла в алмазном блоке, нагреваемом импульсным лазером», что позволяло моделировать параметры теплопроводности бриджманита на глубине примерно 3 000 километров при температуре до 6 000 градусов Цельсия. «Эта измерительная система позволила нам показать, что теплопроводность силикат-перовскита примерно в 1,5 раза выше, чем предполагалось ранее», — указал профессор ETHZ Мотохико Мураками (Motohiko Murakami).
«Наши результаты могут изменить принятый взгляд на историю Земли. Они дают основание предполагать, что Земля, как и другие скальные планеты, например Меркурий и Марс, охлаждается гораздо быстрее, чем считалось ранее. Этот процесс также может усилиться, поскольку бриджманит при охлаждении переходит в фазу постперовскита, а в таком состоянии он проводит тепло более эффективно». А это, как известно, заметно влияет на конвективное перемешивание в мантии, отвечающей за тектонику плит.
Показать больше
Ученые считают, что, когда постперовскит станет доминирующим минералом в мантии, темпы охлаждения ядра Земли ускорятся. Пока полученных результатов недостаточно, чтобы точно определить, когда Земля может остыть настолько, что тектонические плиты вообще перестанут двигаться. В игру вступают и другие факторы, например динамика распада радиоактивных элементов в недрах Земли. Исследование проводилось совместно ETHZ и Научным институтом Карнеги в США (Carnegie Institution for Science).
Показать больше
В соответствии со стандартами JTI
Показать больше: Сертификат по нормам JTI для портала SWI swissinfo.ch
Показать больше
Поделиться этой историей
Что произойдет, если ядро Земли остынет?
Любопытные дети — это сериал для детей всех возрастов, в котором «Разговор» предлагает экспертам ответить на вопросы детей.
Приветствуются все вопросы: узнайте, как войти, внизу этой статьи.
Что произойдет, если ядро Земли перестанет быть горячим? – Амелия, 13 лет, Девон, Великобритания
Спасибо, Амелия, это очень хороший вопрос! Ядро Земли со временем остывает очень медленно. Однажды, когда ядро полностью остынет и станет твердым, оно окажет огромное влияние на всю планету. Ученые считают, что когда это произойдет, Земля может стать чем-то вроде Марса с очень тонкой атмосферой и без вулканов и землетрясений. Тогда жизни будет очень трудно выжить — но это не будет проблемой в течение нескольких миллиардов лет.
Прямо сейчас ядро Земли не полностью расплавлено. Внутреннее ядро представляет собой сферу из твердого железа, а внешнее ядро состоит из расплавленного железа толщиной в тысячи километров.
Что внутри Земли.
Шаттерсток.
Ученые знают это, потому что ударные волны, создаваемые землетрясениями, могут быть зарегистрированы на другой стороне Земли — и мы не ожидали бы увидеть их там, если бы внутреннее ядро также было расплавлено.
Все ядро было расплавлено, когда Земля только сформировалась, примерно 4,5 миллиарда лет назад. С тех пор Земля постепенно остывает, отдавая свое тепло космосу. По мере охлаждения сформировалось твердое внутреннее ядро, и с тех пор оно увеличивается в размерах.
Но этот процесс очень медленный: внутреннее ядро растет примерно на один миллиметр в год, потому что Земля имеет каменистую мантию между горячим ядром и холодной поверхностью, которая не дает ей слишком быстро остывать, как ваше пальто. согреет вас зимой.
Медленное охлаждение нашей планеты заставляет расплавленное железо во внешнем ядре быстро течь и вращаться по мере того, как тепло переносится в мантию, и это создает магнитное поле Земли. Магнитное поле похоже на магнит, который действует на расстоянии, и хотя мы не можем видеть его глазами, оно выполняет множество важных функций на нашей планете.
Магнитное поле Земли в действии.
Шаттерсток.
Магнитное поле Земли защищает жизнь на поверхности Земли от вредных частиц, исходящих от Солнца.
Он также удерживает атмосферу планеты на месте и помогает животным ориентироваться.
Тепло, выходящее из ядра, также заставляет материал перемещаться в разных слоях нашей планеты – от каменистой мантии до твердых плит на поверхности, где мы с вами живем.
Это движение может привести к тому, что плиты на поверхности будут тереться друг о друга, вызывая землетрясения и извержения вулканов. Вот почему жить в местах, где сходятся две плиты, например, в Непале или Японии, может быть очень опасно.
Действующий вулкан в Гватемале.
Шаттерсток.
Когда расплавленное внешнее ядро остынет и станет твердым, через очень долгое время магнитное поле Земли исчезнет.
Когда это произойдет, компасы перестанут указывать на север, птицы не будут знать, куда лететь во время миграции, а атмосфера Земли исчезнет. Это сделает жизнь на Земле очень сложной для людей и других форм жизни.
Когда Земля полностью остынет, движение в мантии тоже со временем прекратится.
Тогда плиты на поверхности больше не будут двигаться и будет меньше землетрясений и извержений вулканов.
Вы можете подумать, что это было бы хорошо для людей, особенно для тех, кто живет в таких местах, как Токио, но извержения вулканов также производят плодородную почву для сельского хозяйства и газы, из которых состоит воздух, которым мы дышим.
После всего этого Земля могла бы немного походить на Марс. На поверхности Марса ученые заметили особенности, связанные с вулканами и движущимися плитами. Но они больше не двигаются, и магнитного поля нет, и осталась только тонкая атмосфера.
Мы не знаем, расплавлено ли ядро Марса или нет, но недавно на Марс приземлился робот InSight, который поможет нам это выяснить!
Но пока вам не нужно беспокоиться о том, что ядро Земли потеряет все свое тепло и станет твердым, потому что мантия обернута вокруг ядра, сохраняя его красивым и теплым.
Привет, любознательные малыши! У вас есть вопрос, на который вы хотели бы получить ответ от эксперта? Попросите взрослого отправить нам свой вопрос.
Вы можете:
* Отправьте свой вопрос по адресу [email protected]
* Расскажите нам в Твиттере, отметив @ConversationUK хэштегом #curiouskids, или
* Напишите нам на Facebook.
CC BY-ND
Пожалуйста, сообщите нам ваше имя, возраст и город, в котором вы живете. При желании вы также можете отправить аудиозапись вашего вопроса. Присылайте столько вопросов, сколько хотите! Мы не сможем ответить на все вопросы, но постараемся.
Другие статьи Curious Kids, написанные академическими экспертами:
Что существовало до Большого Взрыва? – Итан, десять лет, Сидней, Австралия
Что такое вид? – Финлей, четыре года, Лондон, Великобритания
Как мотыльки едят нашу одежду? – Альби, пять лет, Австралия
Что, если ядро Земли остынет?
Глубоко под поверхностью Земли находится раскаленный железный шар, окруженный океаном кипящего жидкого металла — ядром Земли.
Он такой же жаркий, как поверхность Солнца, и тепла достаточно, чтобы приготовить более триллиона чашек кофе в час. Это более ста чашек кофе на каждого человека на планете.
Но что, если это шипящее ядро внезапно остынет? Может ли наша планета все еще функционировать с замороженным ядром? Или мы просто станем еще одним безжизненным камнем, вращающимся вокруг Солнца?
С момента своего образования внутреннее ядро Земли теряет тепло – каждый миллиард лет оно становится примерно на 100°C (180°F) холоднее. Но он по-прежнему невероятно горячий — около 6000°C (10800°F).
Конечно, никто никогда не был в центре Земли. Невыносимая жара — одна из причин, по которой к ней не хочется приближаться. Если бы только она немного остыла, может быть, мы могли бы пойти и посмотреть, что внутри нашей планеты, и если бы все наши догадки о Земле были верны. Но если бы ядро Земли стало холодным, были бы мы вообще живы?
На Земле есть много вещей, которые делают жизнь возможной.
Наше геомагнитное поле является одним из них. Он защищает нас от всех видов космической радиации, в том числе и от сильно заряженных частиц, постоянно исходящих от Солнца.
Магнитное поле действует как щит и отклоняет их вокруг планеты. Таким образом, никакие солнечные ветры не смогут разрушить нашу атмосферу, которая также является важным элементом жизни здесь, на Земле. И угадайте, что? Это магнитное поле создается ядром Земли. При вращении планеты две части ядра — внутреннее твердое ядро и внешнее жидкое — движутся с разной скоростью, генерируя электрические токи. Эти токи создают наше геомагнитное поле.
Если бы ядро Земли остыло, оно не производило бы никаких токов. Земля потеряла бы свое магнитное поле. Если это произойдет, будьте готовы ко всему плохому. Потому что отсутствие магнитного поля означает отсутствие атмосферы, отсутствие атмосферы… Короче говоря, Земля стала бы больше походить на Марс.
И никакая дыхательная гимнастика не могла вас успокоить, ведь без скафандра и кислородной маски вы бы даже дышать не могли.
Поскольку замороженное ядро больше не будет нагревать камни, воду, газ и другой геологический материал, Земля будет становиться все холоднее и холоднее.
С другой стороны, вулканы больше не будут извергать лаву, континенты перестанут удаляться друг от друга, а землетрясения полностью исчезнут. Никто не мог выжить на этой Земле слишком долго. Но это была бы хорошая имитация жизни на Марсе.
Кто знает, может быть, у нас будет достаточно времени, чтобы собрать вещи, запрыгнуть на космический корабль и выбраться с этой планеты до того, как она станет совсем мертвой? Но если кто-то очень любопытный решил остаться на Земле, чтобы, наконец, просверлить отверстие в ядре, постарайтесь убедить его не делать этого.
Ядро, возможно, потеряло все свое тепло, но давление там все равно было бы в 3,5 миллиона раз выше, чем на поверхности Земли. Любой, кто достаточно смел, чтобы отправиться туда, будет втиснут в ядро, буквально став единым целым с Землей.
Похоже, ядро планеты было бы лучше, если бы оно оставалось таким же невероятно горячим, как сейчас.