Унутрашња језгра Земље је топлија него што се замислило

Нови експеримент исправља температуре за хиљаду степени

Истраживач гледа отворену комору са дијамантском прешом © ЕСРФ / Бласцха Фауст
читају наглас

4.000 степени? 6.000 степени? Или чак више од 7.000? Колико је вруће у унутрашњем језгру земље, за сада је било нејасно. Делимично зато што је у експерименту изведеном пре 20 година дошло до знатно нижих вредности од теоријских прорачуна. Више јасноће сада пружа још један експеримент француских истраживача. Исправљају претходно очитавање за хиљаду степени. Ово помаже да се усклади теорија и запажања, како је објављено у часопису "Сциенце".

{1л}

То је покретачка снага и мотор наше планете: без Земљине језгре, подељене на чврсти унутрашњи и течни спољни део, земља не би имала заштитно магнетно поље, вулкане и не плутајуће континенталне плоче. Само кретање течне смеше гвожђе-никл око чврстог унутрашњег језгра и велики скок топлоте из језгре у горњи плашт могу проузроковати ове појаве. Модели указују на то да температура од најмање 4.000 степени Келвина мора преовладавати у спољњем језгру и притисак већи од 1, 3 милиона атмосфере. Али даље унутра, у центру планете, ствари постају још екстремније. Индиректна мерења уз помоћ сеизмичких таласа показују да вероватно постоји притисак од око 3, 3 милиона атмосфере (330 гигапаскала).

"Колико је вруће тамо, али не може се утврдити овим мерењима", објашњавају Симоне Анзеллини из Француског комесаријата за истраживање енергије у Арпајону и њене колеге. Али управо је та температура кључна за готово све моделе геофизичких процеса у којима је укључено Земљино језгро. Између осталог, бројне истраживачке групе већ су теоретски покушале да израчунају ову вредност, на пример помоћу термодинамичког моделирања.

Мини земљано језгро у лабораторији

Други приступ је копирање услова у унутрашњој језгри земље у лабораторији и проверавање када се гвожђе топи под притиском као у унутрашњем језгру. Међутим, било је тешко тачно одредити тачну тачку топљења, чинећи мерења нетачним. Између осталог, стога су и теоријске и практичне студије дале врло различите резултате. "Процењене вредности варирају између 4850 и 7.600 Келвина", рекли су истраживачи. дисплеј

Да би обезбедили већу јасноћу, Анзеллини и њене колеге спровели су лабораторијски експеримент, користећи нову технику да тачније одреде тачку топљења гвожђа. Ставили су сићушан гвожђе између врхова два дијамантска убода - само је овај материјал довољно чврст да издржи огроман притисак. Оба дијамантска врха су затим полако и више притискавана заједно, све док притисак између њих није одговарао више од два милиона атмосфера. У међувремену, ласерски сноп је загревао ансамбл инсталиран у изолованој комори за узорке, на температуре од 3.000 до 5.000 Келвина. Циљ је био пронаћи тачно топлину при којој се гвоздени грудви почео топити под притиском.

Рендгенски зрак уклања талиште

И у том тренутку је иновација ушла у игру: истраживачи су користили ултрафини рендген како би посматрали структуру гвожђа. Помоћу дифракционог узорка зрака, успели су да, готово до друге, утврде тачно када се распоред атома гвожђа промени и они пређу из кристалног у течно стање. Резултат: При 2, 2 милиона атмосферског притиска тачка гвожђа је била око 4 800 Келвина - апарати нису већи. Али уз измерене кривине за различите притиске и температуре, истраживачи су били у могућности да екстраполирају на услове границе између унутрашњег и спољног језгра Земље. Дошли су до 6.230 Келвина - са могућим одступањима од 500 К према горе или доле.

„Наша вредност је око 1.000 Келвина већа од претходног експеримента“, кажу Анзеллини и њене колеге. Тако се он много боље уклапа у претходне теоријске прорачуне и додатно сужава распон могућих температура језгре. Чак и са моделима транспорта топлине од језгре до доњег плашта, нова вриједност се добро слаже и стога пружа добру основу за даљња испитивања. (Наука, 2013; дои: 10.1126 / наука.1233514)

(Наука, 29.04.2013 - НПО)