Dünyanın dış çekirdeği esas olarak... Dünyanın çekirdeği nelerden oluşur? Dünyanın çekirdeğinin keşfinin tarihi

Dünya, Güneş Sisteminin diğer cisimleriyle birlikte, onu oluşturan parçacıkların birikmesiyle soğuk bir gaz ve toz bulutundan oluşmuştur. Gezegenin ortaya çıkışından sonra, bilimde genellikle jeolojik öncesi olarak adlandırılan gelişiminin tamamen yeni bir aşaması başladı.
Dönemin adı, geçmiş süreçlerin (mağmatik veya volkanik kayalar) en eski kanıtlarının 4 milyar yıldan daha eski olmamasından kaynaklanmaktadır. Bugün bunları yalnızca bilim adamları inceleyebilir.
Dünyanın gelişiminin jeolojik öncesi aşaması hala birçok gizemle doludur. 0,9 milyar yıllık bir dönemi kapsıyor ve gazların ve su buharının salınmasıyla gezegende yaygın volkanizma ile karakterize ediliyor. Bu sırada Dünya'nın ana kabuklarına (çekirdek, manto, kabuk ve atmosfer) ayrılma süreci başladı. Bu sürecin, gezegenimize yoğun göktaşı bombardımanı ve bireysel parçalarının erimesiyle tetiklendiği varsayılmaktadır.
Dünya tarihindeki en önemli olaylardan biri, iç çekirdeğinin oluşmasıydı. Bu muhtemelen gezegenin gelişiminin jeolojik öncesi aşamasında, tüm maddenin iki ana jeosfere (çekirdek ve manto) bölündüğü dönemde meydana geldi.
Ne yazık ki, dünya çekirdeğinin oluşumuna ilişkin ciddi bilimsel bilgi ve kanıtlarla doğrulanacak güvenilir bir teori henüz mevcut değildir. Dünyanın çekirdeği nasıl oluştu? Bilim adamları bu soruyu cevaplamak için iki ana hipotez öne sürüyorlar.
İlk versiyona göre, Dünya'nın ortaya çıkışından hemen sonraki madde homojendi.
Tamamen bugün meteorlarda gözlenebilen mikropartiküllerden oluşuyordu. Ancak belirli bir süre sonra bu birincil homojen kütle, içine tüm demirin aktığı ağır bir çekirdeğe ve daha hafif bir silikat örtüye bölündü. Yani erimiş demir damlaları ve ona eşlik eden ağır kimyasal bileşikler gezegenimizin merkezine yerleşerek orada bir çekirdek oluşturdu ve bu çekirdek günümüze kadar büyük ölçüde erimiş halde kaldı. Ağır elementler Dünya'nın merkezine doğru yönelirken, hafif cüruflar ise tam tersine yukarı doğru, gezegenin dış katmanlarına doğru süzülüyordu. Bugün bu hafif elementler üst mantoyu ve kabuğu oluşturuyor.
Maddenin bu şekilde farklılaşması neden meydana geldi? Oluşum sürecinin tamamlanmasından hemen sonra, Dünya'nın, öncelikle parçacıkların yerçekimi birikimi sırasında açığa çıkan enerjinin yanı sıra bireysel kimyasalların radyoaktif bozunmasının enerjisi nedeniyle yoğun bir şekilde ısınmaya başladığına inanılıyor. elementler.
Gezegenin ilave ısınması ve önemli özgül ağırlığı nedeniyle yavaş yavaş Dünya'nın merkezine batan demir-nikel alaşımının oluşumu, iddia edilen göktaşı bombardımanıyla kolaylaştırıldı.
Ancak bu hipotez bazı zorluklarla karşı karşıyadır. Örneğin, demir-nikel alaşımının sıvı halde bile nasıl bin kilometreden fazla alçaldığı ve gezegenin çekirdeğine ulaştığı tam olarak belli değil.
İkinci hipoteze göre, Dünya'nın çekirdeği, gezegenin yüzeyine çarpan demir göktaşlarından oluşmuş ve daha sonra silikat taş göktaşı kabuğuyla büyümüş ve mantoyu oluşturmuştur.

Bu hipotezde ciddi bir kusur var. Bu durumda demir ve taş göktaşlarının uzayda ayrı ayrı bulunması gerekir. Modern araştırmalar, demir göktaşlarının ancak ciddi bir basınç altında parçalanan bir gezegenin derinliklerinde, yani Güneş Sistemimiz ve tüm gezegenlerin oluşumundan sonra ortaya çıkabileceğini göstermektedir.
İlk versiyon daha mantıklı görünüyor çünkü Dünya'nın çekirdeği ile manto arasında dinamik bir sınır sağlıyor. Bu, maddenin aralarındaki bölünme sürecinin gezegende çok uzun süre devam edebileceği ve dolayısıyla Dünya'nın daha sonraki evrimi üzerinde büyük bir etkiye sahip olabileceği anlamına gelir.
Yani gezegenin çekirdeğinin oluşumuna ilişkin ilk hipotezi temel alırsak, maddenin farklılaşma süreci yaklaşık 1,6 milyar yıl sürmüştür. Yerçekimi farklılaşması ve radyoaktif bozunma nedeniyle maddenin ayrılması sağlandı.
Ağır elementler yalnızca maddenin o kadar viskoz olduğu ve demirin artık batamayacağı bir derinliğe kadar battı. Bu işlem sonucunda çok yoğun ve ağır halka şeklinde bir erimiş demir ve oksit tabakası oluştu. Gezegenimizin ilksel çekirdeğinin daha hafif malzemesinin üzerinde bulunuyordu. Daha sonra hafif bir silikat maddesi Dünya'nın merkezinden sıkılarak çıkarıldı. Dahası, gezegenin asimetrisinin başlangıcını işaret eden ekvatorda yer değiştirmişti.
Dünyanın demir çekirdeğinin oluşumu sırasında gezegenin hacminde önemli bir azalma meydana geldiği ve bunun sonucunda yüzeyinin artık azaldığı varsayılmaktadır. Yüzeye "yüzen" hafif elementler ve bunların bileşikleri, tüm karasal gezegenler gibi, üzerinde kalın bir tortu tabakası bulunan volkanik bazaltlardan oluşan ince bir birincil kabuk oluşturdu.
Ancak dünyanın çekirdeğinin ve mantosunun oluşumuyla ilgili geçmiş süreçlere dair canlı jeolojik kanıtlar bulmak mümkün değil. Daha önce de belirtildiği gibi, Dünya gezegenindeki en eski kayalar yaklaşık 4 milyar yaşındadır. Büyük olasılıkla, gezegenin evriminin başlangıcında, yüksek sıcaklık ve basınçların etkisi altında, birincil bazaltlar metamorfoza uğradı, eridi ve bildiğimiz granit-gnays kayalarına dönüştü.
Muhtemelen Dünya'nın gelişiminin ilk aşamalarında oluşan gezegenimizin çekirdeği nedir? Dış ve iç kabuklardan oluşur. Bilimsel varsayımlara göre 2900-5100 km derinlikte fiziksel özellikleri bakımından sıvıya yakın bir dış çekirdek bulunmaktadır.
Dış çekirdek, elektriği iyi ileten erimiş demir ve nikel akışıdır. Bilim adamları dünyanın manyetik alanının kökenini bu çekirdekle ilişkilendiriyor. Dünyanın merkezine kalan 1.270 km'lik boşluk ise %80'i demir, %20'si silikon dioksitten oluşan iç çekirdek tarafından işgal ediliyor.
İç çekirdek sert ve sıcaktır. Eğer dış kısım doğrudan mantoya bağlıysa, o zaman Dünya'nın iç çekirdeği kendi başına var olur. Yüksek sıcaklıklara rağmen sertliği, gezegenin merkezindeki 3 milyon atmosfere ulaşabilen devasa basınçla sağlanıyor.
Sonuç olarak birçok kimyasal element metalik bir duruma dönüşür. Bu nedenle Dünya'nın iç çekirdeğinin metalik hidrojenden oluştuğu bile öne sürüldü.
Yoğun iç çekirdeğin gezegenimizin yaşamı üzerinde ciddi bir etkisi vardır. Gezegensel yerçekimi alanı, hafif gaz kabuklarının, Dünya'nın hidrosfer ve jeosfer katmanlarının dağılmasını önleyen, içinde yoğunlaşmıştır.
Muhtemelen böyle bir alan, o zamanki kimyasal bileşimi ve yapısı ne olursa olsun, gezegenin oluştuğu andan itibaren çekirdeğin karakteristik özelliğiydi. Oluşan parçacıkların merkeze doğru büzülmesine katkıda bulundu.
Bununla birlikte, çekirdeğin kökeni ve Dünya'nın iç yapısının incelenmesi, gezegenimizin jeolojik tarihiyle yakından ilgilenen bilim adamları için en acil sorundur. Bu soruna nihai bir çözüm bulunmasına kadar hala kat edilmesi gereken uzun bir yol var. Çeşitli çelişkilerden kaçınmak için modern bilim, çekirdek oluşum sürecinin Dünya'nın oluşumuyla eşzamanlı olarak gerçekleşmeye başladığı hipotezini kabul etti.

Dünyanın çekirdeğinin yapısı hakkında sayısız fikir dile getirildi. Rus jeolog ve akademisyen Dmitry Ivanovich Sokolov, Dünya'nın içindeki maddelerin izabe fırınındaki cüruf ve metal gibi dağıldığını söyledi.

Bu mecazi karşılaştırma birden fazla kez doğrulandı. Bilim adamları, parçalanmış bir gezegenin çekirdeğinin parçaları olduğunu düşünerek uzaydan gelen demir göktaşlarını dikkatle incelediler. Bu, Dünya'nın çekirdeğinin aynı zamanda erimiş haldeki ağır demirden oluşması gerektiği anlamına gelir.

1922'de Norveçli jeokimyacı Victor Moritz Goldschmidt, tüm gezegenin sıvı halde olduğu bir zamanda Dünya'nın maddesinin genel bir tabakalaşması fikrini ortaya attı. Bunu çelik fabrikalarında incelenen metalurjik prosese benzeterek elde etti. "Sıvı erime aşamasında" dedi, "Dünyanın maddesi birbiriyle karışmayan üç sıvıya bölündü: silikat, sülfür ve metalik. Daha fazla soğumayla birlikte bu sıvılar Dünya'nın ana kabuklarını (kabuk, manto ve demir çekirdek) oluşturdu!

Ancak zamanımıza yaklaştıkça, gezegenimizin "sıcak" kökeni fikri, "soğuk" bir yaratıma göre giderek daha aşağı kalıyordu. Ve 1939'da Lodochnikov, Dünya'nın iç kısmının oluşumunun farklı bir resmini önerdi. Bu zamana kadar maddenin faz geçişleri fikri zaten biliniyordu. Lodochnikov, maddedeki faz değişikliklerinin derinlik arttıkça yoğunlaştığını ve bunun sonucunda maddenin kabuklara bölündüğünü öne sürdü. Bu durumda çekirdeğin mutlaka demir olması gerekmez. “Metalik” durumda olan aşırı konsolide silikat kayalarından oluşabilir. Bu fikir 1948'de Finlandiyalı bilim adamı V. Ramsey tarafından ele geçirildi ve geliştirildi. Her ne kadar Dünya'nın çekirdeği mantodan farklı bir fiziksel duruma sahip olsa da onun demirden oluştuğunu düşünmek için hiçbir neden olmadığı ortaya çıktı. Sonuçta aşırı konsolide olivin metal kadar ağır olabilir...

Çekirdeğin bileşimi hakkında birbirini dışlayan iki hipotez bu şekilde ortaya çıktı. Bunlardan biri, E. Wichert'in, Dünya'nın çekirdeği için bir malzeme olarak küçük hafif elementler içeren bir demir-nikel alaşımı hakkındaki fikirlerine dayanarak geliştirildi. Ve ikincisi - V.N. Lodochnikov ve V. Ramsey tarafından geliştirilen, çekirdeğin bileşiminin mantonun bileşiminden farklı olmadığını, ancak içindeki maddenin özellikle yoğun metalize bir durumda olduğunu belirtiyor.

Terazinin hangi yöne eğilmesi gerektiğine karar vermek için birçok ülkeden bilim adamları laboratuvarlarda deneyler yaptılar ve hesaplamalarının sonuçlarını sismik çalışmalar ve laboratuvar deneylerinin gösterdiğiyle karşılaştırarak saydılar ve saydılar.

Altmışlı yıllarda uzmanlar nihayet şu sonuca vardılar: çekirdekte hakim olan basınç ve sıcaklıklarda silikatların metalleşmesi hipotezi doğrulanmadı! Üstelik yapılan çalışmalar, gezegenimizin merkezinin toplam demir rezervinin en az yüzde seksenini içermesi gerektiğini ikna edici bir şekilde kanıtladı... Peki, sonuçta Dünya'nın çekirdeği demir mi? Demir, ama tam olarak değil. Gezegenin merkezinde sıkıştırılmış saf metal veya saf metal alaşımı Dünya için çok ağır olacaktır. Bu nedenle, dış çekirdeğin malzemesinin, yer kabuğunda en yaygın olan oksijen, alüminyum, silikon veya kükürt gibi daha hafif elementlere sahip demir bileşiklerinden oluştuğu varsayılmalıdır. Peki özellikle hangileri? Bu bilinmiyor.

Ve böylece Rus bilim adamı Oleg Georgievich Sorokhtin yeni bir çalışmaya girişti. Onun muhakeme sürecini basitleştirilmiş bir biçimde takip etmeye çalışalım. Sovyet bilim adamı, jeoloji biliminin en son başarılarına dayanarak, ilk oluşum döneminde Dünya'nın büyük olasılıkla az çok homojen olduğu sonucuna varıyor. Tüm maddesi tüm hacim boyunca yaklaşık olarak eşit olarak dağıtıldı.

Ancak zamanla demir gibi daha ağır elementler, tabiri caizse mantoya "batmaya", gezegenin merkezine doğru giderek daha derine inmeye başladı. Eğer durum böyleyse, genç ve yaşlı kayaları karşılaştırdığımızda, genç kayalarda, Dünya'nın özünde yaygın olarak bulunan demir gibi ağır elementlerin daha düşük bir içeriğe sahip olması beklenebilir.

Antik lavların incelenmesi bu varsayımı doğruladı. Ancak Dünya'nın çekirdeği tamamen demirden oluşamaz. Bunun için çok hafif.

Demir'in merkeze giderken yol arkadaşı neydi? Bilim adamı birçok unsuru denedi. Ancak bazıları eriyik içinde iyi çözünmedi, diğerlerinin ise uyumsuz olduğu ortaya çıktı. Ve sonra Sorokhtin'in aklına bir fikir geldi: En yaygın element olan oksijen, demirin arkadaşı değil miydi?

Doğru, hesaplamalar demir ve oksijen bileşiğinin - demir oksidin - çekirdek için çok hafif göründüğünü gösterdi. Ancak derinliklerdeki sıkıştırma ve ısıtma koşulları altında demir oksidin de faz değişikliklerine uğraması gerekir. Dünyanın merkezine yakın koşullar altında yalnızca iki demir atomu bir oksijen atomunu tutabilir. Bu, ortaya çıkan oksidin yoğunluğunun artacağı anlamına gelir...

Ve yine hesaplamalar, hesaplamalar. Ancak elde edilen sonuç, dünya çekirdeğinin faz değişimlerine uğramış demir oksitten oluşan yoğunluğunun ve kütlesinin, modern çekirdek modelinin gerektirdiği değeri tam olarak verdiğini gösterdiğinde ne büyük bir tatmin oldu!

İşte burada - gezegenimizin tüm arama tarihi boyunca modern ve belki de en makul modeli. Oleg Georgievich Sorokhtin kitabında "Dünyanın dış çekirdeği tek değerlikli demir fazı Fe2O'nun oksitinden oluşuyor ve iç çekirdek metalik demirden veya demir ve nikel alaşımından oluşuyor" diye yazıyor. “İç ve dış çekirdekler arasındaki geçiş katmanı F'nin demir sülfit - troillit FeS'den oluştuğu düşünülebilir.”

Pek çok önde gelen jeolog ve jeofizikçi, oşinolog ve sismolog - kelimenin tam anlamıyla gezegeni inceleyen tüm bilim dallarının temsilcileri - çekirdeğin Dünya'nın birincil maddesinden salınmasına ilişkin modern hipotezin oluşturulmasında yer alıyor. Bilim adamlarına göre, Dünya'nın tektonik gelişim süreçleri derinliklerde oldukça uzun bir süre devam edecek, en azından gezegenimizin önünde birkaç milyar yıl daha var. Ancak bu ölçülemez sürenin sonunda Dünya soğuyacak ve ölü bir kozmik bedene dönüşecektir. Peki bu sefer ne olacak?..

İnsanlık kaç yaşında? Bir milyon, iki, yani iki buçuk. Ve bu dönemde insanlar sadece dört ayak üstünden kalkıp ateşi evcilleştirmekle ve bir atomdan nasıl enerji çıkarılacağını anlamakla kalmadı, insanları uzaya, otomatları güneş sisteminin diğer gezegenlerine gönderdiler ve teknik ihtiyaçlar için yakın uzayda ustalaştılar.

Kendi gezegenimizin derin bağırsaklarının keşfedilmesi ve ardından kullanılması, halihazırda bilimsel ilerlemenin kapısını çalan bir programdır.

Bilim insanları, elmas kullanarak her iki maddeyi de sıkıca sıkarak erimiş demiri silikatın içinden geçirmeyi başardılar. Mao, "Bu basınç, demirin silikatlarla etkileşim özelliklerini önemli ölçüde değiştiriyor" diyor. - Yüksek basınçta “erime ağı” oluşur.

Bu, demirin çekirdeğe ulaşana kadar milyonlarca yıl boyunca yavaş yavaş Dünya'nın kayalarından kaydığını gösteriyor olabilir.

Bu noktada şunu sorabilirsiniz: Çekirdeğin boyutunu gerçekte nasıl biliyoruz? Bilim insanları neden bunun 3000 kilometre uzakta başladığına inanıyor? Tek bir cevap var: Sismoloji.

Bir deprem meydana geldiğinde gezegenin her yerine şok dalgaları gönderilir. Sismologlar bu titreşimleri kaydeder. Sanki gezegenin bir tarafına dev bir çekiçle vurup diğer taraftan gelen gürültüyü dinliyormuşuz gibi.

Redfern, "1960'larda Şili'de bize çok büyük miktarda veri sağlayan bir deprem oldu" diyor. "Dünyanın etrafındaki her sismik istasyon bu depremin sarsıntılarını kaydetti."

Bu titreşimler izlediği yola bağlı olarak Dünyanın farklı yerlerinden geçer ve bu da diğer uçta çıkaracakları "sesi" etkiler.

Sismoloji tarihinin başlarında bazı salınımların eksik olduğu ortaya çıktı. Bu “S-dalgaları”nın Dünya'nın bir ucundan çıktıktan sonra diğer ucunda da görülmesi bekleniyordu ama görülmedi. Bunun nedeni basittir. S dalgaları katı madde içinde yankılanır ve sıvı içinde ilerleyemez.

Dünyanın merkezinde erimiş bir şeyle karşılaşmış olmalılar. Bilim insanları, S dalgalarının yollarını haritalandırarak, yaklaşık 3.000 kilometre derinlikte kayaların sıvı hale geldiği sonucuna vardı. Bu aynı zamanda çekirdeğin tamamının erimiş olduğunu da gösteriyor. Ancak sismologların bu hikayede başka bir sürprizi daha vardı.


1930'larda Danimarkalı sismolog Inge Lehman, başka bir dalga türü olan P dalgalarının beklenmedik bir şekilde çekirdekten geçtiğini ve gezegenin diğer tarafında tespit edildiğini keşfetti. Hemen ardından çekirdeğin iki katmana bölündüğü varsayımı ortaya çıktı. 5.000 kilometre aşağıda başlayan "iç" çekirdek sağlamdı. Yalnızca “dış” çekirdek eritilir.

Lehman'ın fikri 1970 yılında, daha hassas sismografların P dalgalarının gerçekten de çekirdek boyunca ilerlediğini ve bazı durumlarda belirli açılardan yansıdığını göstermesiyle doğrulandı. Gezegenin diğer tarafına gitmeleri sürpriz değil.

Dünya'ya şok dalgaları gönderen sadece depremler değil. Aslında sismologlar nükleer silahların geliştirilmesine çok şey borçludur.

Nükleer bir patlama aynı zamanda yerde dalgalar da yaratır, bu nedenle devletler nükleer silah testleri sırasında yardım için sismologlara başvurur. Bu Soğuk Savaş sırasında son derece önemliydi, dolayısıyla Lehman gibi sismologlar çok fazla destek aldı.

Rakip ülkeler birbirlerinin nükleer yeteneklerini öğreniyordu ve aynı zamanda biz de Dünyanın çekirdeği hakkında giderek daha fazla şey öğreniyorduk. Sismoloji bugün hala nükleer patlamaları tespit etmek için kullanılıyor.


Artık Dünya'nın yapısının kaba bir resmini çizebiliriz. Gezegenin merkezinin yaklaşık yarısında başlayan erimiş bir dış çekirdek var ve bunun içinde yaklaşık 1.220 kilometre çapında katı bir iç çekirdek bulunuyor.

Bu, özellikle iç çekirdek konusundaki soruları azaltmıyor. Örneğin hava ne kadar sıcak? Birleşik Krallık'taki University College London'dan Lidunka Vokadlo, bunu anlamanın o kadar kolay olmadığını ve bilim adamlarının uzun süredir kafalarını kaşıdığını söylüyor. Oraya termometre koyamayız, dolayısıyla tek seçenek gerekli basıncı laboratuvar ortamında oluşturmaktır.


Normal şartlarda demir 1538 derece sıcaklıkta erir.

2013 yılında bir grup Fransız bilim insanı bugüne kadarki en iyi tahmini ortaya koydu. Saf demiri çekirdektekinin yarısı kadar basınca maruz bırakıp oradan ilerlediler. Çekirdekteki saf demirin erime noktası yaklaşık 6230 derecedir. Diğer malzemelerin varlığı erime noktasını 6000 dereceye kadar hafifçe düşürebilir. Ama yine de Güneş'in yüzeyinden daha sıcak.

Bir çeşit ceket patatesi gibi, Dünya'nın çekirdeği de gezegenin oluşumundan kalan ısı sayesinde sıcak kalıyor. Aynı zamanda yoğun malzemelerin hareket etmesiyle ortaya çıkan sürtünmenin yanı sıra radyoaktif elementlerin bozunmasından da ısıyı alır. Her milyar yılda bir yaklaşık 100 santigrat derece soğuyor.

Bu sıcaklığı bilmek faydalıdır çünkü titreşimlerin çekirdekte ilerleme hızını etkiler. Ve bu uygundur çünkü bu titreşimlerde tuhaf bir şeyler vardır. P dalgaları iç çekirdekte şaşırtıcı derecede yavaş hareket eder; saf demirden yapılmış olduğundan daha yavaştır.

Vokadlo, "Sismologların depremlerde ölçtüğü dalga hızları, deneyler veya bilgisayar hesaplamalarının gösterdiğinden çok daha düşük" diyor. "Bunun neden böyle olduğunu henüz kimse bilmiyor."

Görünüşe göre demirin içine başka bir malzeme karışmış. Muhtemelen nikel. Ancak bilim insanları sismik dalgaların demir-nikel alaşımından nasıl geçmesi gerektiğini hesapladılar ve hesaplamaları gözlemlere uyduramadılar.

Vokadlo ve meslektaşları şimdi çekirdekte kükürt ve silikon gibi başka elementlerin de bulunabileceği ihtimalini araştırıyorlar. Şimdiye kadar hiç kimse iç çekirdeğin bileşimine ilişkin herkesi tatmin edecek bir teori ortaya koyamadı. Cinderella sorunu: Ayakkabı kimseye uymuyor. Vokadlo, bilgisayarda iç çekirdek malzemeleriyle deneyler yapmaya çalışıyor. Sismik dalgaları doğru miktarda yavaşlatacak malzeme, sıcaklık ve basınç kombinasyonunu bulmayı umuyor.


İşin sırrının iç çekirdeğin neredeyse erime noktasında olmasında yatabileceğini söylüyor. Sonuç olarak malzemenin kesin özellikleri tamamen katı bir maddeninkinden farklı olabilir. Bu aynı zamanda sismik dalgaların neden beklenenden daha yavaş ilerlediğini de açıklayabilir.

Vokadlo, "Bu etki gerçekse, mineral fiziğinin sonuçlarını sismolojinin sonuçlarıyla bağdaştırabiliriz" diyor. "İnsanlar henüz bunu yapamıyor."

Dünyanın çekirdeğiyle ilgili henüz çözülmemiş birçok gizem var. Ancak bu hayal edilemeyecek derinliklere dalmayı başaramayan bilim insanları, binlerce kilometre altımızda ne olduğunu bulma başarısını gösteriyor. Dünyanın iç kısmındaki gizli süreçlerin incelenmesi son derece önemlidir. Dünya, kısmen erimiş çekirdeği tarafından üretilen güçlü bir manyetik alana sahiptir. Erimiş çekirdeğin sürekli hareketi, gezegenin içinde bir elektrik akımı üretir ve bu da uzaya kadar uzanan bir manyetik alan oluşturur.

Bu manyetik alan bizi zararlı güneş ışınlarından korur. Eğer Dünya'nın çekirdeği bu şekilde olmasaydı, manyetik alan olmazdı ve bundan ciddi anlamda zarar görürdük. Herhangi birimizin çekirdeği kendi gözlerimizle görebilmesi pek mümkün değil, ama onun orada olduğunu bilmek güzel.

Gezegenimiz Dünya katmanlı bir yapıya sahiptir ve üç ana bölümden oluşur: yer kabuğu, manto ve çekirdek. Dünyanın merkezi nedir? Çekirdek. Çekirdeğin derinliği 2900 km, çapı ise yaklaşık 3,5 bin km'dir. İçeride 3 milyon atmosferlik korkunç bir basınç ve 5000°C gibi inanılmaz derecede yüksek bir sıcaklık var. Bilim adamlarının Dünya'nın merkezinde ne olduğunu bulmaları birkaç yüzyıl sürdü. Modern teknoloji bile on iki bin kilometreden daha derine inemedi. Kola Yarımadası'nda bulunan en derin sondajın derinliği 12.262 metredir. Dünyanın merkezinden çok uzaktadır.

Dünyanın çekirdeğinin keşfinin tarihi

Gezegenin merkezinde bir çekirdeğin varlığını ilk tahmin edenlerden biri, 18. yüzyılın sonlarında İngiliz fizikçi ve kimyager Henry Cavendish'ti. Fiziksel deneyler kullanarak Dünya'nın kütlesini hesapladı ve büyüklüğüne göre gezegenimizdeki maddenin ortalama yoğunluğunu belirledi - 5,5 g/cm3. Yer kabuğunda bilinen kaya ve minerallerin yoğunluğunun ise bunun yaklaşık yarısı kadar olduğu ortaya çıktı. Bu, Dünya'nın merkezinde daha yoğun maddeden oluşan bir bölgenin - çekirdek - bulunduğu yönünde mantıksal bir varsayıma yol açtı.

1897'de, sismolojik dalgaların Dünya'nın iç kısmından geçişini inceleyen Alman sismolog E. Wichert, bir çekirdeğin varlığı varsayımını doğrulayabildi. Ve 1910'da Amerikalı jeofizikçi B. Gutenberg konumunun derinliğini belirledi. Daha sonra çekirdek oluşum sürecine ilişkin hipotezler doğdu. Daha ağır elementlerin merkeze doğru çökmesi sonucu oluştuğu ve başlangıçta gezegenin maddesinin homojen (gaz halinde) olduğu varsayılmaktadır.

Çekirdek nelerden oluşur?

Numune alınamayan bir maddenin fiziksel ve kimyasal parametrelerini incelemek oldukça zordur. Bilim adamlarının yalnızca belirli özelliklerin varlığını, ayrıca dolaylı kanıtlara dayanarak çekirdeğin yapısını ve bileşimini varsaymaları gerekir. Sismik dalgaların yayılımının incelenmesi, özellikle Dünya'nın iç yapısının incelenmesinde yardımcı oldu. Gezegenin yüzeyinde birçok noktaya yerleştirilen sismograflar, yer kabuğunun sarsılması sonucu oluşan sismik dalgaların hızını ve türlerini kaydediyor. Tüm bu veriler, çekirdeği de dahil olmak üzere Dünya'nın iç yapısını yargılamayı mümkün kılıyor.

Şu anda bilim adamları gezegenin orta kısmının heterojen olduğunu varsayıyorlar. Dünyanın merkezinde ne var? Mantoya bitişik kısım, erimiş maddeden oluşan sıvı çekirdektir. Görünüşe göre demir ve nikel karışımı içeriyor. Bilim insanları bu fikre, asteroit çekirdeklerinin parçaları olan demir meteorlar üzerinde yapılan bir çalışmayla ulaştılar. Öte yandan, ortaya çıkan demir-nikel alaşımları beklenen çekirdek yoğunluğundan daha yüksek bir yoğunluğa sahiptir. Bu nedenle birçok bilim adamı, Dünya'nın merkezinde, yani çekirdekte daha hafif kimyasal elementlerin bulunduğunu varsayma eğilimindedir.

Jeofizikçiler manyetik alanın varlığını sıvı çekirdeğin varlığı ve gezegenin kendi ekseni etrafında dönmesiyle açıklıyorlar. Akım aktığında bir iletkenin çevresinde elektromanyetik alanın oluştuğu bilinmektedir. Mantoya bitişik erimiş katman, dev bir akım taşıyan iletken görevi görüyor.

Çekirdeğin iç kısmı birkaç bin derecelik sıcaklığa rağmen katı bir maddedir. Bunun nedeni, gezegenin merkezindeki basıncın çok yüksek olması ve sıcak metallerin katılaşmasıdır. Bazı bilim adamları, katı çekirdeğin, inanılmaz basınç ve muazzam sıcaklığın etkisi altında metal gibi hale gelen hidrojenden oluştuğunu öne sürüyor. Dolayısıyla jeofizikçiler bile hâlâ Dünya'nın merkezinin ne olduğunu kesin olarak bilmiyorlar. Ancak konuya matematiksel açıdan bakarsak, Dünya'nın merkezinin yaklaşık 6378 km uzaklıkta olduğunu söyleyebiliriz. gezegenin yüzeyinden.

MOSKOVA, 12 Şubat - RIA Novosti. EPS Letters dergisinde yayınlanan bir makaleye göre Amerikalı jeologlar, Dünya'nın iç çekirdeğinin 4,2 milyar yıl önce bilim adamlarının bugün hayal ettiği biçimde ortaya çıkamayacağını, çünkü fizik açısından bunun imkansız olduğunu söylüyorlar. .

“Genç Dünya'nın çekirdeği tamamen saf, homojen bir sıvıdan oluşuyorsa, o zaman prensipte iç nükleolün var olmaması gerekirdi, çünkü bu madde, oluşumunun mümkün olduğu sıcaklıklara soğuyamazdı. Buna göre, bu durumda çekirdek olabilir. Cleveland'daki (ABD) Case Western Reserve Üniversitesi'nden James Van Orman, "Bu, heterojen bir kompozisyon olabilir ve bunun nasıl bu hale geldiği sorusu ortaya çıkıyor. Keşfettiğimiz paradoks bu" diyor.

Uzak geçmişte, Dünya'nın çekirdeği tamamen sıvıydı ve bazı jeologların önerdiği gibi iki veya üç katmandan oluşmuyordu; içte metalik bir çekirdek ve onu çevreleyen demir ve hafif elementlerden oluşan bir eriyik.

Bu durumda çekirdek hızla soğudu ve enerji kaybetti, bu da ürettiği manyetik alanın zayıflamasına yol açtı. Bir süre sonra, bu süreç belirli bir kritik noktaya ulaştı ve çekirdeğin orta kısmı "donarak" katı bir metal nükleolusa dönüştü, buna manyetik alanın gücünde bir artış ve artış eşlik etti.

Bu geçişin zamanı jeologlar için son derece önemlidir, çünkü bugün Dünya'nın çekirdeğinin hangi hızda soğuduğunu ve gezegenimizin manyetik "kalkanının" bizi kozmik ışınların etkisinden koruyarak ne kadar süre dayanacağını kabaca tahmin etmemize olanak tanır. ve Dünya'nın atmosferi güneş rüzgârından.

Şimdi, Van Orman'ın da belirttiği gibi çoğu bilim insanı, bunun, gezegenin atmosferinde veya fast food restoranlarındaki soda makinelerinde bir benzerinin bulunabileceği bir fenomen nedeniyle, Dünya yaşamının ilk anlarında gerçekleştiğine inanıyor.

Fizikçiler uzun zamandır, su da dahil olmak üzere bazı sıvıların, eğer içlerinde yabancı maddeler, mikroskobik buz kristalleri veya güçlü titreşimler yoksa, donma noktasının gözle görülür derecede altındaki sıcaklıklarda sıvı kaldığını keşfetmişlerdir. Kolayca sallarsanız veya içine bir toz zerresi düşürürseniz, böyle bir sıvı neredeyse anında donar.

Jeologlara göre buna benzer bir olay yaklaşık 4,2 milyar yıl önce Dünya'nın çekirdeğinde meydana geldi ve bir kısmı aniden kristalleşti. Van Orman ve meslektaşları, gezegenin iç kısmının bilgisayar modellerini kullanarak bu süreci yeniden oluşturmaya çalıştılar.

Bu hesaplamalar beklenmedik bir şekilde Dünya'nın iç çekirdeğinin var olmaması gerektiğini gösterdi. Kayalarının kristalleşme sürecinin, su ve diğer aşırı soğutulmuş sıvıların davranışlarından çok farklı olduğu ortaya çıktı - bu, bin kelvin'den fazla büyük bir sıcaklık farkı ve etkileyici büyüklükte bir "toz zerresinin" olmasını gerektirir. çapı yaklaşık 20-45 kilometre olmalıdır.

Sonuç olarak, büyük olasılıkla iki senaryo ortaya çıkıyor: ya gezegenin çekirdeği tamamen donmuş olmalı ya da hala tamamen sıvı kalmış olmalı. Her ikisi de doğru değil çünkü Dünya'nın iç katı ve dış sıvı çekirdeği var.

Yani bilim insanlarının bu soruya henüz bir cevabı yok. Van Orman ve meslektaşları, Dünya'daki tüm jeologları, oldukça büyük bir demir "parçasının" gezegenin mantosunda nasıl oluştuğunu ve çekirdeğine "battığını" düşünmeye veya bu parçanın nasıl ikiye bölündüğünü açıklayacak başka bir mekanizma bulmaya davet ediyor. parçalar.