Ядро на Земята От какво е сътворена най-вътрешната част на нашата планета DER SPIEGEL
Как да разберете от какво е изградено ядрото на земята? „Ако някой просто слезе долу и да погледне“, вие се изкушавате да отговорите. В крайна сметка става въпрос за изграждане на собствена планета - а не звезди или екзопланети на трилион километра разстояние.
Всъщност този въпрос не е получил окончателен отговор от десетилетия. Известно е, че 90 процента от земното ядро се състои от елементите желязо и никел. Но какво ще кажете за останалите десет процента? Земята е запазила тази тайна за себе си и до днес, но изследователите са по следите на този трети елемент.
Геофизика, атомна бомба, после отново геофизика
Търсенето започва преди 65 години, през 1952 г., в Харвардския университет в САЩ. По време на Втората световна война американският геофизик Франсис Бърч междувременно беше помогнал за изграждането на атомната бомба. Сега, след войната, Бреза се е върнала да изследва земята.
Още тогава беше известно, че желязото и евентуално никелът са скрити в тяхната сърцевина. Но когато Бърч сравнява експериментални данни и теоретични прогнози, той открива, че двамата не вървят заедно.
В своето есе той трезво отбелязва: „Изглежда възможно плътността на слоя Д. може да бъде с 10 до 20 процента по-ниска от плътността на желязото или никел-желязото при същите условия. " Д., това е сърцевината на земята.
Търси се: третият елемент
На прост език това означава: Ако сърцевината се състои изключително от желязо и никел, тя всъщност ще трябва да бъде много по-плътна, отколкото показват данните от измерванията на Бреза. Така че трети, лек елемент трябва да се скрие между тежките тежести желязо и никел - така че сърцевината като цяло да стане по-пухкава.
Самият Бреза предлага въглерод или силиций като трети елемент. Но сяра, кислород и водород също са възможни по принцип, както изследователят Томас Дъфи пише в статия.
Така че има достатъчно кандидати. Но земята не разкрива най-дълбоката си тайна толкова лесно. Причините за това са две: разстоянието от земната повърхност до ядрото е голямо и условията вътре са екстремни.
Да се пробие до сърцевината на земята и да се вземат проби - „слез долу и погледни“ - е невъзможно. Най-дълбоката сондаж в света е дълбока дванадесет километра - за да стигнете до ядрото на Земята, ще трябва да пробиете почти 3000 километра дълбочина, както показва графиката:
Снимка: SPIEGEL ONLINE
За да изследват дълбоките слоеве на земята, геофизиците са измислили нещо друго. Слушате "земетресения концерт".
Работи по следния начин: сеизмографите се разпространяват по повърхността на земята като слушатели в концертна зала. Ако някъде по света има трус, вълните се разпространяват по земята, започвайки от епицентъра. Колкото по-близо е сеизмографът до епицентъра, толкова по-рано вълните могат да бъдат измерени там. Ако комбинирате няколко измервателни станции, можете да характеризирате вълните.
Акцентът: по пътя си през земята вълните пресичат различните слоеве или се отразяват върху тях - и следователно носят информация за слоевете, когато достигнат до сеизмографа.
От тези експерименти знаем, че земята има кора, мантия и ядро (виж графиката по-горе). Ядрото от своя страна се състои от две части: твърда топка отвътре и течна част отвън.
Опитайте, опитайте, опитайте
Само този метод обаче не е достатъчен за изясняване на идентичността на третия елемент. Изследователите не знаят как се държат възможните материали при екстремните условия в ядрото на Земята. Налягането там е три милиона пъти по-голямо от повърхността на земята. Температурата е между 3700 и 6200 градуса по Целзий.
Изследователите нямат друг избор, освен да изпробват всички възможни комбинации и да видят кои най-точно отговарят на резултатите от сеизмографите.
Знаците показват силиций
Едва през последните години изследователите успяват да постигнат високите налягания и температури в лабораторията и в същото време да измерват скоростта на вълните в материалите. „Това са много трудни експерименти“, казва геофизикът Дейвид Руби от Баварския геоинститут в Байройт. Пробите са затиснати между два полирани диаманта - само те могат да издържат на експеримента.
Японски изследователи вече изпитаха силиция с този метод и са уверени, че са открили третия елемент. „Вярваме, че силицийът е съществена част“, каза Ейджи Отани от университета Тохоку пред Би Би Си.
„Резултатите се съгласуват със собствените ни изчисления“, казва Дейвид Руби, който не е участвал в японското проучване. Сравнението на измерванията в метеорити и в мантията на земята също би подкрепило хипотезата за силиций.
Геофизиците вече не вярват, че въглеродът, водородът или сярата играят важна роля. Според Руби остава само един кандидат: кислород. Френски изследователи публикуваха съответните резултати през 2013 г.
За да се разсеят тези последни съмнения относно силициевата хипотеза, са необходими допълнителни експерименти. Следователно е напълно възможно гатанката на Франсис Бърч да празнува 70-ия си рожден ден след пет години.