Научный подход автор: shotlandec | 16-03-2011, 10:24

Ядро Земли постоянно переваривает само себя

Ряд исследований последних лет показал аномальные свойства земного ядра, заставив геофизиков усомниться в верности устоявшихся о нём представлений. Объяснить загадки центральной части планеты попробовала группа учёных из Франции. Но для этого ей пришлось объявить: внутреннее ядро — структура намного более динамичная, нежели кто-либо мог предположить.Ядро Земли разделено на две части — жидкую внешнюю и твёрдую внутреннюю. Обе содержат преимущественно железо, с добавкой никеля, кремния и небольшого количества иных элементов.О характеристиках обеих частей можно судить по прохождению через них сейсмических колебаний от крупных землетрясений. Именно так было установлено, что волны, пересекающие восточную часть ядра, бегут быстрее, чем на западной его стороне, что выглядит, по меньшей мере, странным.
Ядро Земли постоянно переваривает само себя

Наличие твёрдого ядра Земли было надёжно подтверждено в 2005 году. Пару лет назад учёные обосновали любопытное предположение о типе кристаллической структуры внутреннего ядра и оценили температуру его в древности, а значит, и темп остывания, скорость кристаллизации и наращивания его диаметра и массы (иллюстрация с сайта scienceahead.com).
Кроме того, на границе двух частей ядра обнаружился 250-километровый слой жидкости повышенной плотности. Вместе с тем, если постоянно растущее твёрдое ядро забирает из расплава тяжёлые элементы, остаток в прилегающих слоях должен содержать больше элементов лёгких, нежели другие уровни жидкого ядра, стало быть, оказаться менее плотным.Так возникает противоречие, требующее объяснения. Ведь классические модели предполагают, что внутреннее ядро нашей планеты – образование симметричное, однородное и практически стабильное, разве что медленно растущее за счёт застывания вещества внешнего ядра.Состыковать все наблюдения в цельную картину помогло нынешнее предположение, выдвинутое группой исследователей из университетов Жозефа Фурье (Université Joseph Fourier) и Лиона (Université de Lyon). Учёные утверждают, что внутреннее ядро Земли постоянно кристаллизуется на западе и плавится на востоке.
Ядро Земли постоянно переваривает само себя

Геометрический центр внутреннего ядра O немного сдвинут относительно центра Земли C на величину δ, которая была бы равна нулю, если бы строение ядра было более равномерным, а само ядро – симметричным. Сдвиг приводит к тому, что части ядра на западе и востоке обладают немного разной температурой (градиент серого на рисунке).А это, в свою очередь, ведёт к односторонним плавлению и кристаллизации и приводит в движение всю массу ядра со скоростью V. Пунктир – идеальное положение внутреннего ядра в отсутствие градиентов плотности и температуры (иллюстрация Thierry Alboussière et al./Nature).
Вся масса внутреннего ядра медленно смещается от западной стороны к восточной, где разрушающееся твёрдое вещество пополняет состав жидкой оболочки. На западе, соответственно, дело обстоит обратным образом.Всё это напоминает бесконечную бегущую дорожку, движущуюся со скоростью 1,5 сантиметра в год. С таким темпом внутреннее ядро перерабатывает себя полностью за 100 миллионов лет, — говорят учёные.Удивительный механизм постоянного обновления ядра объясняет и плотную жидкую прослойку на границе двух ядер, ведь она рождается из более плотного материала самой сердцевины планеты.
Ядро Земли постоянно переваривает само себя

Авторы новой гипотезы провели серию экспериментов с прозрачным баком, наполненным водным солевым раствором, в который с двух сторон подавался тоже солевой раствор, но большей и меньшей концентрации, смешанный с красителем.Анализ градиентов концентрации (цветные рисунки, проценты на метр) по горизонтали и вертикали, вместе с образованием ровного слоя повышенной плотности, убедил учёных, что аналогичным образом вокруг внутреннего ядра планеты может образовываться выделенный слой жидкости, обогащённой тяжёлыми элементами (иллюстрация Thierry Alboussière et al./Nature).
Ну а разница в соотношении лёгких и тяжёлых элементов на западе и востоке ядра закономерно приводит и к разнице скоростей сейсмических волн, которую учёные и наблюдают. (Все детали работы французы изложили в Nature.)Современная наука гласит: когда-то всё ядро планеты было жидким. Возраст внутреннего твёрдого ядра оценивается в 2-4 миллиарда лет, в то время как самой Земле — 4,54 млрд.Ранее учёные предполагали, что процесс застывания и роста самой сердцевины нашего мира шёл, да и сейчас идёт практически симметрично. Новая же версия показывает: что-то давным-давно нарушило эту симметрию.
Ядро Земли постоянно переваривает само себя

Сдвиг внутреннего ядра помещает две его противоположные половинки выше и ниже адиабаты, то есть линии, отмечающей сбалансированную «энергетическую границу» между слоями. Соответственно, одно полушарие твёрдого ядра оказывается в зоне плавления, второе – в зоне кристаллизации.При рассмотрении температур этих процессов следует также учитывать, что на разных глубинах и давление отличается. T – температура. На шкале r показано отклонение положения восточной и западной поверхностей ядра относительно геометрически правильной сферы (иллюстрация Thierry Alboussière et al./Nature).
Скорость омоложения твёрдого ядра, утверждают французы, в 10-100 раз превышает скорость роста его диаметра, а это значит, что с кристаллизующегося бока оно должно усваивать железо из окружающей жидкости быстрее, чем теряет этот элемент с противоположной стороны.Столь мощные процессы затвердевания и плавления, очевидно, не могут не сказаться на конвективных потоках в ядре внешнем. А значит, они затрагивают и планетарную динамо-машину, и земное магнитное поле, и поведение мантии, и движение материков.Не тут ли кроется разгадка несовпадения скорости вращения ядра и остальной планеты и путь к объяснению ускоряющегося сдвига магнитных полюсов?Питер Ольсон (Peter Olson) из университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University), не принимавший участия в новом исследовании, отмечает, что предложенная модель ядра гораздо проще объясняет его загадки, нежели прежние гипотезы.Последние, к примеру, выстраивают обратную цепочку воздействия: от неравномерностей в движении вещества мантии к неравномерностям в потоках внешнего ядра и через них — к аномалиям в распределении вещества в ядре внутреннем. Впрочем, оба варианта вовсе не исключают друг друга, а вполне могут оказаться дополняющими.

Читайте так же:

Статьи раздела Научный подход

Суперземли могут быть пригодны для существования живых существ

Суперземли могут быть пригодны для существования живых существСуперземли могут сохранять жидкое металлическое ядро и, соответственно магнитное поле, которое необходимо для защиты потенциальных живых существ от радиации.До сих пор считалось, что ядро Суперземель твердое и они не обладают магнитосферой. Препринт статьи исследователей доступен на сайте arXiv.org, а коротко о работе пишет New Scientist.Суперземли - это планеты, тяжелее Земли, но намного легче газовых гигантов. До сих пор большинство исследователей приходили к выводу, что у Суперземель не сохраняется жидкое ядро - из-за высокого давление в центре таких планет металлическая "сердцевина" находится в твердом состоянии. Планеты без жидкого металлического ядра не имеют магнитного поля - считается, что оно создается благодаря токам в жидкой части ядра, которая несет электрические заряды.

Открыто самое тяжёлое борромейское ядро

Открыто самое тяжёлое борромейское ядроЯпонские физики, проведя эксперимент на ускорителе, доказали, что у радиоактивного изотопа углерода 22C два нейтрона значительно удалены от центра и формируют гало-ядро (halo nucleus) так называемого борромейского типа.

Северный магнитный полюс Земли ускорил своё движение к России

Северный магнитный полюс Земли ускорил своё движение к РоссииИсследование, проведённое геологами под руководством Арно Шуллиа (Arnaud Chulliat) из Парижского института физики Земли, показало, что скорость перемещения северного магнитного полюса нашей планеты достигла рекордного за всё время наблюдений значения.

Физики опровергли теорию строения атомного ядра

Физики опровергли теорию строения атомного ядраЛинейный ускоритель ORELA в Окридже давно законсервирован по финансовым причинам, но успел произвести колоссальный объём данных, анализируемых до сих пор. Одна такая работа принесла столь удивительный результат, что ради его проверки, как полагают учёные, стоит провести новые опыты на ускорителях, возможно, запустив обратно и сам ORELA.

Кометное ядро заснято с близкого расстояния

Кометное ядро заснято с близкого расстояния4 ноября космический аппарат Deep Impact в рамках миссии EPOXI встретился с кометой Hartley 2.

 (голосов: 0)

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Это интересно
Последние новости

Уход за старой кошкой

Хозяева зачастую, в суете дней не улавливают того момента когда их кошка стареет и нуждается в большем уходе. Внешне поведение может совсем не измениться, но звоночком может послужить изменение его поведения: апатия, потеря аппетита, увеличение продолжительности сна.


Алхимия: из низшего в высшее

Некоторые ученые полагают, что само понятие «алхимия» ведет свою историю от греческого термина «хио», которое означает «изливать» или «лить металл», поскольку очень многое в алхимии связано с металлами, разнообразными способами их получения и обработки.


Кольцо в небе над Венесуэллой

Необычное явление наблюдалось 21 июня 2003 г. в 20 километрах к западу от Каракаса. В 6 часов вечера люди заметили в небе странное плотное облако, по форме отдаленно напоминающее чечевицу.


Кресло исполняет желания

Есть на планете места, где удивительным образом тайное становится явным, а мечты вдруг приобретают вполне осязаемые реальные черты.


Призрак короля

Невероятно таинственная история случилась в 1792 г. В период французского революционного переворота. Таинственный призрак, повлиявший на течение исторических событий, предотвратил назревавшее кровопролитие между французами и австрийско-прусской империей.


Человек произошел от скрещивания шимпанзе со свиньей

Даже по сей день диспуты о происхождении человека не утихают, а становятся все горячее. Генетик из Америки выдвинул новую гипотезу о происхождении человека. Разработал он ее в университете Джорджии со своими коллегами.


Город оплавленных камней

Прибрежные равнины Перу, окруженные высокогорьем Анд считаются самой протяженной горной цепью, которую называют остовом Южного континента Америки. Здесь в нагорной долине, окруженной неприступными скалами, зарождающяяся империя кечуа, заложила основу своего государства Куско.


Загадочные двойники
Американец Адриан Браун работает шофером в частной охранной фирме. Каждую ночь объезжает объекты строго по установленному маршруту.


Человек по своей природе крайне суеверный, оттуда и берутся многочисленные приметы и разные народные суеверия. Этих суеверий великое множество. Так одни из самых распространённых имеют тематику «потерял- нашел». 


Женское имя - Лариса. Тайна имени
Лариса - имя, имеющее латинские корни. В переводе означает «чайка». Как вольная птица, Лариса все старается взмыть повыше в небо, то и дело подвергая сомнению законы гравитации.


Мужское имя - Геннадий. Тайна имени
Геннадий (в буквальном переводе означает «родовитый») - имя имеющее древнегреческие корни. И действительно, Геннадии часто находятся под гнетом своей родословной. 


Космический телескоп Хаббла.

Прошедшее столетие далеко продвинуло человеческие познания в сфере исследования нашей Вселенной. Было сделано множество открытий с помощью сложных оптических телескопов, расположенных в высокогорных исследовательских обсерваториях.



Титан – металл для освоения космических пространств.

Бездна космических глубин начинается сразу же за тонкой оболочкой земной атмосферы. Наша Солнечная система выглядит совсем небольшой на фоне этой абсолютной пустоты.



Самая маленькая птица на Земле.
Радужная птичка колибри является самой маленькой птицей на Земле. Это прекрасное творение природы обитает на просторах Американского континента от Аляски до Огненной Земли. 


Интересные факты про насекомых.
Одним из самых необычных фактов о насекомых является то, что в отличие от людей, они не испытывают боли. Боль – это неприятное телесное и эмоциональное ощущение, которое связано с реальным или возможным повреждением тканей организма.

Популярные новости