Содержание
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 будет, если Земля остынет? Клуб почемучек
Здравствуйте, дорогие читатели и участники “Клуба почемучек“! В сегодняшнем выпуске Клуба я буду отвечать на вопрос мамы Ани и ее сына Дани (7 лет): “Если бы не было магмы, Земля бы остыла?“
Чтобы я могла ответить на этот вопрос, нам надо разобраться в строении Земли. И поможет нам в этом обыкновенное яйцо. Сверху яйцо покрыто тонким слоем твердой, но хрупкой скорлупы. Если мы ее расчистим, под ней будет слой белого вещества – белок. А в самой середине мы увидим желтенький шарик – желток.
| Яйцо как модель Земли |
Примерно так же устроена и наша Земля. Сверху тонкий слой земной коры. Потом идет слой, называющийся мантией, а в самой середине – ядро.
Давайте сделаем мысленный эксперимент и совершим путешествие в глубь Земли.
Наверное, ваш малыш уже пробовал копать глубокую-преглубокую яму в песочнице или на пляже? Но сколько бы он ни рыл, он не смог бы прокопать глубже самого верхнего слоя земной коры – почвы (помните, мы уже разбирали строение почвы в одном из прошлых выпусков Клуба). Если бы ему на помощь пришли люди, специальность которых сверлить глубокие-преглубокие скважины, – буровики, – то они бы могли помочь ему докопаться до глубины 4-5 км. Там можно обнаружить древние горные породы, которые образовались еще в те времена, когда Земля была молодой, а также то, что называют полезными ископаемыми – нефть, газ, различные руды. Но все, что люди достают из глубин Земли, еще находится в самом верхнем слое, в той “скорлупке”, которая окружает планету-яйцо.
Даже самая глубокая скважина, которую удалось пробурить в земной коре людям, так и не добралась до следующего слоя земных недр – мантии. Находится эта скважина в России, на Кольском полуострове, и углубляется в земную поверхность на 12 км. Это так глубоко! Но по сравнению с Земным шаром такая скважина все равно, что для большого яблока укол иголочкой, который даже не проткнул его шкурку!
Поэтому о том, что происходит внутри Земли, ученые точно сказать не могут.
Сведения обо всем, что находится глубже, мы можем получить только косвенным путем (то есть узнать не на опыте, а путем умозаключений). Например, изучая извержения вулканов и волны, которые идут по Земному шару после землетрясений или мощных взрывов.
На сегодняшний день большинство ученых придерживается вот такой модели строения Земли:
| На этой схеме я изобразила строение Земли в масштабе. Тут можно увидеть, насколько тонким и хрупким является верхний слой, на котором мы все живем. |
Внутри Земли находится твердое внутреннее ядро радиусом 1300 км, состоящее в основном из железо-никелевого сплава с примесью других тяжелых элементов. Температура в центре Земли огромна – по некоторым оценкам она достигает 5500 градусов Цельсия! Это почти столько же, сколько на поверхности Солнца!
Предложите ребенку по ходу дальнейшего рассказа сделать свою модель Земли из пластилина. В качестве твердого ядра можно взять железный шарик |
Вокруг него до глубины 2900 км расположен слой внешнего ядра. Оно состоит из того же вещества, только находящегося в расплавленном вязкотекучем состоянии.
| Красный слой пластилина олицетворяет жидкое внешнее ядро |
Дальше, до глубины 1000 км, идет слой мантии – раскаленного твердого вещества (температура его меняется от 500 до 4000 градусов Цельсия). В ней сосредоточен почти весь объем вещества планеты (85%) и на нее приходится 2/3 массы всей Земли. Мантию делят на нижнюю и верхнюю.
| Синий пластилин – это мантия |
В верхнем слое мантии отдельно выделяют слой вязкого пластичного вещества, который называют астеносфера. Именно на нем “плавают” литосферные плиты – участки самого верхнего, твердого слоя Земли, которые и составляют земную кору.
Ее толщина невелика: 5 км под океанами и 30-40 км под материками. Из-за движения литосферных плит (медленного или катастрофического – в виде землетрясений), происходит изменение формы земной поверхности: образуются новые горы, моря и прочие элементы рельефа.
| Самый верх модели обернут слоем тонкой фольги, символизирующей земную кору |
Вот тут, в самых верхних слоях Земли – коре и астеносфере на глубинах от 15 до 250 км и образуются магмы (жидкий силикатный расплав), который изливаясь в виде лавы через вулканы, застывает, образуя магматические горные породы (граниты, базальты и проч.).
Предложите ребенку сделать любимый всеми детьми содово-уксусный вулкан и понаблюдать за его извержением. Для этого можно облепить пластилином пузырек из-под микстуры, положить туда столовую ложку соды и осторожно добавить немного уксуса.
| Модель вулкана |
Что же будет, если вся магма Земли остынет?
Процесс остывания Земли идет с самого начала ее существования.
Когда-то Земля представляла собой раскаленный шар. Но постепенно его поверхность охладилась, и возникла твердая земная кора. Кора постоянно движется, дрейфует и меняет свою структуру из-за того, что под ней находится слой жидкого вещества мантии. Если этот слой застынет, то тогда перестанут извергаться вулканы и остановится вся тектоническая активность, а значит больше не будут двигаться литосферные плиты и прекратиться процесс горообразования. Но вряд ли это как-нибудь повлияет на жизнь на планете. А вот когда Земля остынет полностью (что произойдет, по разным оценкам, через 1-3 млрд. лет), то землян ждут гораздо большие неприятности.
Во-первых, Земля станет холодной. Ведь солнечной энергии хватает на то, чтобы прогреть поверхность нашей планеты всего лишь на глубину около 30 м. Основное тепло Земля получает из своих недр. И если не будет этого тепла, то разница между дневной и ночной температурами на планете станет очень значительной, не спасет даже “одеяло” из атмосферы и гидросферы.
Во-вторых, Земля потеряет свое магнитное поле. По современным представлениям, магнитное поле генерируется в процессе вращения жидкого ядра планеты. Если ядро застынет и “геодинамо” остановится, то Земля останется беззащитной перед потоком радиационных частиц, которые летят на нашу планету от Солнца. А это, скорее всего, приведет к гибели всех высокоорганизованных форм жизни (в том числе и человека).
Но остывание Земли для нас не страшно. Ведь к тому времени, как Земля остынет, жить на ней все равно будет невозможно из-за того, что Солнце увеличится, и его излучение высушит все океаны на планете. Поэтому человечеству придется заранее позаботиться о том, чтобы найти себе новый космический дом и покинуть родную планету. Так что задача будущих поколений (в том числе и наших детей) в том, чтобы направить свои силы и умения на подготовку будущей колонизации землянами других планет. И первым шагом в этом направлении станет намечающийся в ближайшие десятилетия пилотируемый полет на Марс.
Надеюсь, Даня, я ответила на твой вопрос?
А чтобы я ответила и на ваши вопросы, присылайте их мне на почту tavika2000 @ yandex.ua (убрать пробелы) с пометкой “Клуб почемучек”. Все присланные в Клуб вопросы, независимо от того, публиковался на них ответ или нет, будут участвовать в розыгрыше приза, который состоится в первую пятницу осени, 6 сентября. Подробности о нем я сообщу позднее.
Архив прошлых выпусков “Клуба почемучек” можно посмотреть ЗДЕСЬ.
Материалы по теме:
Концепции современного естествознания. Бондарев В. (http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/bond/08.php)
Температура внутри Земли.(http://temperatures.ru/articles/temperatura_zemli)
Внутреннее тепло Земли. “Наука и жизнь” (http://www.nkj.ru/archive/articles/7334/)
Стадия абсолютно остывшей литосферы Земли, эволюция тектонических процессов (http://www.geoglobus.ru/info/review26/04-biological-evolution.php)
Ядро Земли. Википедия (//ru.
wikipedia.org/wiki/Ядро_Земли)
Мантия Земли (//ru.wikipedia.org/wiki/Мантия_Земли)
Кольская свехглубокая скважина. Википедия (//ru.wikipedia.org/wiki/Кольская_сверхглубокая_скважина)
Геодинамо. Википедия (//ru.wikipedia.org/wiki/Магнитное_динамо)
Как возникает и во что превращается магма?(http://emigration.russie.ru/news/3/9436_1.html)
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.