Содержание
Внутреннее ядро Земли сформировалось 1–1,5 млрд лет назад
6376
Добавить в закладки
Международная группа исследователей под руководством Энди Биггина
(Andy Biggin) из Ливерпульского университета (Великобритания)
установила, что внутреннее ядро нашей планеты сформировалось от
одного до полутора миллиардов лет назад в результате охлаждения
железа, поступавшего из внешнего ядра. По мнению ученых, их
открытие может изменить наши представления о внутренней структуре
и истории Земли. В проекте принимали участие ученые из Хельсинки,
Мичигана, Сан Диего, а также Китайской Академии наук. Об
исследовании рассказывает портал Phys.org.
Внутреннее ядро представляет собой самый глубокую часть нашей
планеты. Это ядро состоит из твердого железа, которое по своим
размерам больше чем Плутон, и, в свою очередь, окружено жидким
внешним ядром. Считается, что оно образовалось сравнительно
недавно.
В ходе научных дискуссий его возраст датировали до
недавнего времени от 0,5 до 2 млрд лет.
В новом исследовании ученые проанализировали магнетизм древних
слоев магмы и обнаружили, что примерно 1–1,5 млрд лет назад
произошло резкое увеличение напряженности магнитного поля Земли.
Такое усиление гравитации, по всей видимости, свидетельствует о
появлении в этот момент твердого железного ядра в центре планеты
из остывающего металла внешнего ядра.
«Появление внутреннего ядра имеет решающее значение для понимания
того, как возникло магнитное поле Земли, которое действует как
щит, защищающий от губительной радиации Солнца, и помогает нам в
навигации», — рассказывает Энди Биггин.
Новые данные свидетельствуют о том, что ядро Земли остывает
медленнее, чем считалось ранее. Это важное открытие, значимое и
для других наук о Земле. Результаты работы также показывают, что
диаметр внутреннего ядра в среднем увеличивается на 1 мм в год.
Это важно для понимания магнитного поля нашей планеты.
Гравитационное поле Земли порождается движением жидкого железа во
внешнем ядре планеты, залегающем на глубине примерно в 3 тыс. км
под корой. Это движение происходит в результате передачи тепла в
твердую мантию, находящуюся выше, которая простирается до самой
земной коры. Ученые считают, что после того как внутренне ядро
начало остывать, процесс конвекции значительно усилился,
поскольку легкие, неметаллические элементы оставались в жидком
внешнем ядре и сохраняли свою плавучесть в окружающей жидкости.
Этот процесс продолжается и сегодня и служит основным источником
энергии для генерации магнитного поля Земли.
Модель, составленная учеными из Ливерпуля, показывает, что сейчас
ядро теряет тепло медленнее, чем за предыдущие 4,5 млрд лет, и
этот процесс будет подпитывать магнитное поле Земли еще как
минимум миллиард лет.
«В этом отношении наблюдается резкий контраст с Марсом, который
имел сильное магнитное поле в начале своей истории, однако
утратил его полтора миллиарда лет назад», — рассказывает
профессор Биггин.
Ранее портал Научная Россия писал о том, что
Меркурий обзавелся собственным магнитным полем четыре миллиарда
лет назад.
земля
формирование земли
ядро земли
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
Новый метод визуализации позволяет увидеть структуру и состав клетки в высоком разрешении
17:00 / Биология, Химия
Виталий Владимирович Кведер избран на должность академика-секретаря отделения физических наук РАН
16:00 / Персона, Физика
Помощник президента А. Фурсенко и глава Минобрнауки В. Фальков открыли мемориальную доску к 100-летию выдающегося этнографа Ю. Кнорозова
14:30 / Наука и общество, Образование
Торжественное заседание ученого совета Санкт-Петербургского Гуманитарного университета профсоюзов.
Прямая трансляция
14:00 / Наука и общество, Образование
Москва, Санкт-Петербург и Томская область возглавили Национальный рейтинг научно-технологического развития регионов
13:40 / Наука и общество, Рейтинг
Ученые исследовали почвы и растительность осушенного дна Каспийского моря
12:30 / География
Итоги XX Конкурса-конференции в Самаре
11:30 / Образование, Физика
Академик-секретарь отделения наук о Земле Николай Бортников
10:30 / География, Науки о земле
Новый миниробот может адаптироваться на любой местности
20:00 / Новые технологии
Ученые напечатали на 3D-принтере литий-металлические батареи с высокой плотностью энергии
18:00 / Новые технологии
Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008
04.03.2019
Памяти великого ученого. Нанотехнологии.
«Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002
04.03.2019
Вспоминая Сергея Петровича Капицу
14.02.2017
Смотреть все
Ядро Земли назвали самым большим хранилищем углерода на планете — Наука
ТАСС, 20 августа. Изучив, как сейсмические волны движутся через ядро Земли, геологи пришли к выводу, что в нем должно быть около 0,3-2% углерода. Это делает ядро самым большим резервуаром углерода на планете, считают ученые. Исследование опубликовал научный журнал Communications Earth & Environment.
«Мы знаем, что ядро Земли по большей части состоит из железа, однако плотность последнего заметно выше, чем у ядра. Это говорит о значительной доле легких элементов, одним из которых может быть углерод. Мы выяснили, насколько большими могут быть его запасы», – рассказал один из авторов исследования, доцент Института штата Флорида Майнак Мукерджи.
Ядро Земли состоит из двух слоев: твердого металлического ядра и окружающего его жидкого слоя из расплавленных железа и никеля.
Эта жидкость постоянно движется подобно тому, как кружит вода в кипящем чайнике. В результате возникает магнитное поле, которое защищает Землю от космических лучей, вспышек на Солнце и других опасных космических явлений.
Геологов давно интересует, как происходит это движение, и какие процессы внутри ядра приводят к периодическим переворотам магнитных полюсов Земли, а также к ослаблениям и усилениям магнитного поля. Для ответа на этот вопрос крайне важно знать точный состав жидкого и твердого ядра, так как присутствие небольших примесей других элементов может заметным образом поменять характер движения потоков в ядре.
Мукерджи и его коллеги выяснили, что значительную долю этих примесей составляет углерод, который, предположительно, попал в нижние слои недр планеты еще в первые мгновения жизни Солнечной системы. Ученые пришли к такому выводу при создании компьютерной модели ядра и мантии Земли, способной воспроизвести появление самых глубинных источников сейсмических волн.
Первые наблюдения за подобными колебаниями, которые были проведены еще в начале 1990-х годов, указали, что жидкое ядро Земли примерно на 3% состоит из различных примесей.
Их состав оставался загадкой для ученых, так как ни один потенциальный кандидат на эту роль, в том числе кислород, сера, кремний и углерод, не могли объяснить всех странностей в поведении глубинных источников сейсмических волн.
Американские геологи впервые смогли разрешить эти противоречия. Это стало возможным благодаря тому, что они детально просчитали, как ведут себя расплавы углерода в железе при широком наборе давлений и температур. Аналогичные данные Мукерджи и его коллеги получили для азота, кремния, кислорода, серы и водорода.
Опираясь на эти расчеты, исследователи создали набор компьютерных моделей недр Земли, которые детально описывали характер круговорота материи внутри жидкого ядра. При их помощи геологи просчитали то, как с ними будут взаимодействовать глубинные сейсмические волны, и сопоставили результаты этих расчетов с данными реальных наблюдений.
Оказалось, что все их особенности воспроизводились теми моделями жидкой части ядра Земли, которые включали очень большие запасы углерода, около 0,3-2% от общей его массы, а также значимые количества кислорода.
Это означает, что в центре планеты сосредоточено почти 95% массы земного углерода, что делает ядро самым большим резервуаром этого элемента на нашей планете.
Как столь большие количества углерода попали туда, геологи пока не могут сказать. Они предполагают, что углерод находился в центре Земли фактически с первых фаз ее формирования. Если это действительно так, ученым придется пересмотреть текущие представления о том, как углерод вел себя во время образования планеты, подытожили Мукерджи и его коллеги.
слоёв Земли: Изучаем нашу планету внутри и снаружи
Слои Земли различаются по составу и механическим свойствам.
(Изображение предоставлено: Рост-9Д через Getty Images)
Слои Земли можно классифицировать по химическому составу (из чего они состоят) или механическим свойствам (прочность и эластичность горных пород). Земля состоит из нескольких слоев.
Слои по химическому составу: ядро, мантия и кора. Согласно механическим свойствам, слои Земли — это литосфера, астеносфера, нижняя мантия (также известная как мезосферная мантия), внешнее ядро и внутреннее ядро, согласно Phys.
org .
Мы будем исследовать каждый из слоев Земли более подробно по мере нашего путешествия от центра Земли к слою, который мы называем домом.
Связанный: Как сформировалась Земля?
Внутреннее ядро
В центре Земли находится твердое железное внутреннее ядро. Горячее плотное ядро имеет радиус около 759 миль (1221 километр) и давление около 3,6 миллиона атмосфер (атм).
Температура во внутреннем ядре примерно такая же, как на поверхности Солнца (около 90,392 градуса по Фаренгейту или 5200 градусов по Цельсию) — температура более чем достаточна для того, чтобы расплавить железо, — но огромное давление со стороны остальной части планеты удерживает внутреннее ядро твердым, согласно National Geographic .
Внутренние быстрые факты
Радиус: 759 миль (1 221 км)
Температура: Около 9,392 градусов по Фаренгейту (5200 градусов C)
Состояние: Твердый
Состав: В основном железо и некоторое количество никеля
Основным источником тепла внутреннего ядра является распад радиоактивных элементов, таких как уран, торий и калий, в земной коре и мантии, остаточное тепло от образования планет и тепло.
испускаемый затвердеванием внешнего ядра.
Внутреннее ядро Земли вращается в том же направлении, что и поверхность планеты, но вращается немного быстрее, совершая один дополнительный оборот каждые 1000 лет или около того.
Внешнее ядро
Внешнее ядро Земли зажато между внутренним ядром и мантией. Граница между внутренним и внешним ядром известна как Lehman Seismic Discontinuity, согласно Study.com (открывается в новой вкладке).
Внешнее ядро имеет толщину примерно 1367 миль (2200 км) и состоит из жидкого железа и никеля. Температура во внешнем ядре составляет от 8 132 до 9 932 градусов по Фаренгейту (от 4 500 до 5 500 градусов по Цельсию).
Краткие факты о внешнем ядре
Толщина: 1400 миль (2300 км)
Температура: Между 8132 и 9932 градусами по Фаренгейту (4500–5500 градусов по Фаренгейту).
Состояние: Жидкость
Состав: Железо и никель
Недра Земли со временем постепенно остывают.
По мере охлаждения жидкое внешнее ядро кристаллизуется и становится частью твердого внутреннего ядра. Примечательно, что внутреннее ядро «растет» примерно на 0,039 дюйма (один миллиметр) каждый год, что соответствует затвердеванию 8820 тонн (8000 тонн) расплавленного железа каждую секунду, согласно статье, опубликованной в The Conversation . . Затвердевание внешнего ядра высвобождает тепло, которое приводит в действие конвекционные потоки во внешнем ядре, что помогает генерировать магнитное поле Земли.
Вихревое движение внешнего ядра генерирует магнитное поле Земли в процессе, называемом геодинамо, согласно NASA Earth Sciences . Магнетизм внутри ядра Земли примерно в 50 раз сильнее, чем на поверхности.
В конце концов, все ядро затвердеет, и магнитное поле Земли перестанет существовать. Это будет плохой новостью для нашей планеты, поскольку магнитное поле защищает нас от вредного космического излучения. У нас все еще есть несколько миллиардов лет защиты.
Мантия
Мантия — самый большой и толстый слой Земли, составляющий 84% от общего объема планеты, по данным National Geographic.
Мантия может быть дополнительно разделена на верхнюю и нижнюю мантию (также известную как мезосферная мантия), причем верхняя мантия содержит две отдельные области: астеносферу и нижнюю часть литосферы.
Краткая информация о мантии
Толщина: Приблизительно 1800 миль (2900 км)
Температура: от 6692 до 1832 градусов по Фаренгейту (от 3700 до 1000 градусов по Фаренгейту)
Состояние: Твердое тело
Состав: Магний, кремний и кислород в нижнем слое мантии
3 900 внешнее ядро и астеносфера. Он составляет 55% Земли по объему и испытывает давление от 237 000 атм до 1,3 млн атм по направлению к внешнему ядру.
Теплота и давление в нижней мантии намного больше, чем в верхней мантии. По данным National Geographic, огромное давление удерживает этот слой в твердом состоянии , несмотря на высокие температуры, способные размягчить породы. Хотя геологам еще предстоит прийти к единому мнению об окончательном строении нижней мантии.
По данным Геммологического института Америки , алмазы выкованы в мантии примерно на глубине от 93 до 124 миль (от 150 до 200 км) под поверхностью. Они выносятся на поверхность магмой, поднимаемой из недр в результате тектонических процессов, таких как раскол плит.
Алмазы образуются глубоко в мантии. На этом изображении необработанный необработанный алмаз (слева) изображен рядом с ограненным и отполированным алмазом. (Изображение предоставлено RHJ через Getty Images)
(открывается в новой вкладке)
Астеносфера
Астеносфера представляет собой слой верхней мантии толщиной 110 миль (180 км), который находится между нижней мантией и литосферой, согласно данным Геологической службы США (USGS) (открывается в новая вкладка). Термин астеносфера происходит от греческого asthenes, что означает слабый. «Слабый» слой более плотный и более «текучий», чем литосфера выше, а давление и тепло настолько высоки, что горные породы в астеносфере текут чрезвычайно медленно с очень вязкой расплавленной консистенцией, похожей на помадку.
Краткие сведения об астеносфере
Температура: 2732 градуса по Фаренгейту (1500 градусов по Цельсию)
Толщина: 110 миль (180 км)
научно-образовательный сайт Earth How (открывается в новой вкладке). Горные породы в астеносфере находятся «на грани» плавления, но из-за высокого давления они ведут себя более пластично, по данным Геологического общества .
Литосфера
Литосфера — это самый внешний слой Земли, состоящий из земной коры и хрупкой части верхней мантии. Термин «литосфера» происходит от греческих слов «lithos», что означает «камень», и «sphaira», что означает шар или шар.
Температура литосферы колеблется от 32 градусов по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию) в земной коре до 932 градусов по Фаренгейту (500 градусов по Цельсию) в верхней мантии, по данным образовательного веб-сайта Sciencing.com (открывается в новой вкладке).
Краткая информация о литосфере
Глубина: От 8 до 32 км (от 5 до 20 миль)
Температура: Диапазон от 32 до 932 градусов F (от 0 до 500 градусов C).
Литосфера разбита на крупные литосферные (также известные как тектонические) плиты. Конвекционные течения в нижней мантии и астеносфере помогают перемещать твердые литосферные плиты согласно Земному Хау. По данным National Geographic, медленное «плавающее» движение литосферы по астеносфере вызывает тектонику плит и последующие процессы, такие как землетрясения, извержения вулканов и образование гор.
Литосферу можно разделить на океаническую кору и континентальную кору. Граница между хрупкой частью верхней мантии и земной корой (как океанической, так и континентальной) известна как разрыв Мохоровичича (Moho) согласно Geology.com . Глубина Мохо варьируется от примерно 5 миль (8 км) ниже океанической коры до 20 миль (32 км) ниже континентальной коры.
Иллюстрация тектоники плит и субдукции при столкновении двух плит разной плотности. (Изображение предоставлено: CHRISTOPH BURGSTEDT/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)
Океаническая кора и континентальная кора различаются по своему составу, плотности и возрасту согласно Атласу мира .
Океаническая кора в основном состоит из темных базальтовых пород, богатых такими элементами, как кремний и магний, тогда как континентальная кора состоит из светлых гранитных пород, содержащих кислород и кремний. Океаническая кора плотнее континентальной , и когда две литосферные плиты — одна океаническая и одна континентальная — встречаются, океаническая плита всегда погружается под более плавучую континентальную плиту, согласно Sciencing.com.
Истории по теме:
Погружение океанической коры под континентальную кору постоянно «перерабатывает» океаническую породу обратно в мантию ниже. Это постоянное разрушение является причиной того, что возраст океанических пород редко превышает 200 миллионов лет, в то время как континентальные породы, которые сталкиваются с гораздо меньшими невзгодами, могут достигать глубокой старости в 4 миллиарда лет, по данным Земной обсерватории Сингапура. (открывается в новой вкладке)
Откуда мы знаем, что существуют слои Земли?
Сейсмические волны могут многое рассказать нам о недрах Земли, в том числе о расположении литосферы и астеносферы.
Во время землетрясения первичные (P) и вторичные (S) волны распространяются через недра Земли, по данным Колумбийского университета . Специальные станции, расположенные по всему миру, обнаруживают эти волны и регистрируют их скорости, а также направление движения волн и их преломление (изогнутость). Сейсмические волны быстрее распространяются через плотный материал, такой как твердые породы, и замедляются в жидкостях.
По данным Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, относительные различия во времени прихода волн на несколько записывающих станций показывают их скорости и, следовательно, плотность материала, через который они прошли. S-волны, например, не могут проходить через жидкости и не проходят через внешнее ядро Земли, что означает, что этот слой является жидким, согласно Калифорнийскому университету в Сан-Диего .
Дополнительные ресурсы
Изучите минералогию Земли и ее ядра более подробно с помощью этого информационного ресурса Университета Аризоны (открывается в новой вкладке).
Погрузитесь глубже в слои Земли с Университетом штата Орегон (откроется в новой вкладке). Отправьтесь в путешествие к центру Земли с этим видео на YouTube от AdMe.ru (откроется в новой вкладке).
Библиография
McDonough, William F., and S-S. Солнце. «Состав Земли. (откроется в новой вкладке)» Химическая геология 120.3-4 (1995): 223-253.
Хелфрич, Джордж Р. и Бернард Дж. Вуд. «Мантия Земли (открывается в новой вкладке)» Nature 412.6846 (2001): 501-507.
Артемьева Ирина. Литосфера: междисциплинарный подход (откроется в новой вкладке). Издательство Кембриджского университета, 2011.
Фишер, Карен М. и др. «Граница литосфера-астеносфера. (откроется в новой вкладке)» Ежегодный обзор наук о Земле и планетах 38 (2010): 551-575.
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space.
com.
Дейзи Добриевич присоединилась к Space.com в феврале 2022 года в качестве справочного автора, ранее работавшего штатным автором в нашем сестринском журнале All About Space. Прежде чем присоединиться к нам, Дейзи прошла редакционную стажировку в журнале BBC Sky at Night Magazine и работала в Национальном космическом центре в Лестере, Великобритания, где ей нравилось знакомить общественность с космической наукой. В 2021 году Дейзи защитила докторскую диссертацию по физиологии растений, а также имеет степень магистра наук об окружающей среде. В настоящее время она проживает в Ноттингеме, Великобритания.0003
Впервые замечено ядро газовой планеты
Опубликовано
Источник изображения, Uni Warwick / Mark Garlick
родительская звезда
Пол Ринкон
Научный редактор, веб-сайт BBC News
Астрономы обнаружили ранее невидимый объект, вращающийся вокруг далекой звезды.
Это может быть ядро газового мира, такого как Юпитер, предлагающее беспрецедентный взгляд внутрь одной из этих гигантских планет.
Планеты-гиганты, такие как Юпитер и Сатурн, имеют твердое планетарное ядро под толстой оболочкой из водорода и гелия.
Но до сих пор никому не удавалось увидеть, на что похожи эти твердые ядра.
Группа астрономов обнаружила то, что, по их мнению, является каменистым внутренностями гигантской планеты, лишенной плотной атмосферы. Их результаты были опубликованы в журнале Nature.
- Объяснение потускнения ближайшей сверхновой звезды
- Тайна исчезновения звезды-монстра
Ведущий автор Дэвид Армстронг из Уорикского университета и его коллеги выполняли программу по обнаружению открытых ядер планет в данных космического телескопа Тесс.
«Это был один из кандидатов, которых мы выбрали для наблюдения», — сказал он BBC News.
«Вслед за этим мы использовали прибор под названием спектрограф Harps в Чили, который мы использовали для измерения массы этих кандидатов.
Этот оказался исключительно массивным — на самом деле намного больше, чем мы ожидали. в том, что могло быть причиной этого».
Когда исследователи впервые посмотрели на объект, они подумали, что это может быть двойная звезда.
«Мы продолжали собирать данные, и оказалось, что это все еще планета — просто исключительно массивная для своего размера», — объяснил доктор Армстронг.
Его радиус примерно в три с половиной раза больше, чем у Земли, но планета примерно в 39 раз массивнее. Ожидается, что в этом диапазоне размеров планета будет иметь значительный компонент, представляющий собой газ. Тем не менее, он имеет плотность, подобную Земле, и выглядит в основном каменистым.
Источник изображения, НАСА
Подпись к изображению,
Иллюстрация: космический корабль Tess был запущен в 2018 году
Объект, названный TOI 849 b, был обнаружен вокруг звезды, очень похожей на Солнце, которая находится на расстоянии 730 световых лет от нас.
Ядро вращается так близко к своей родительской звезде, что год длится всего 18 часов, а температура его поверхности составляет около 1527°С.
Исследователи не уверены, потеряло ли ядро свою атмосферу при столкновении или оно просто так и не образовалось.
Если он когда-то был похож на Юпитер, то он мог потерять свою газовую оболочку несколькими способами. К ним могут относиться приливные разрушения, когда планета разрывается на части из-за того, что она вращается слишком близко к своей звезде, или даже столкновение с другой планетой на позднем этапе ее формирования.
Если это «неудавшийся» газовый гигант, это могло произойти, если в диске из газа и пыли, из которого он появился, была брешь, или если он образовался поздно, после того, как в диске закончился материал.
«Я думаю, что одна из главных подсказок заключается в том, что мы нашли планету внутри «Горячей Нептуновой пустыни», которая представляет собой область пространства параметров, где мы обычно не находим планеты», — сказал доктор Армстронг BBC News.