Maan ydin

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 6.6.2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 7 muokkausta .

Maan ydin on Maaplaneetan  keskeisin, syvin osa , geosfääri , joka sijaitsee maan vaipan alla ja koostuu oletettavasti rauta - nikkeli -seoksesta ja muiden siderofiilisten alkuaineiden sekoituksesta . Syvyys - 2900 km. Pallon keskisäde on 3500 km. Se jakautuu kiinteään sisäytimeen , jonka säde on noin 1300 km, ja nestemäiseen ulkoytimeen , jonka paksuus on noin 2200 km, joiden välillä erotetaan joskus siirtymävyöhyke [1] . Maan kiinteän ytimen pinnan lämpötila on oletettavasti 6230±500 K (5960±500 °C) [2] [3] , ytimen keskellä tiheys voi olla noin 12,5 t/m³, paine on jopa 3,7 miljoonaa atm (375 GPa). Ytimen massa on 1,932⋅1024 kg .

Ytimestä tiedetään hyvin vähän - kaikki tiedot saadaan epäsuorilla geofysikaalisilla tai geokemiallisilla menetelmillä. Näytteitä ydinmateriaalista ei ole vielä saatavilla.

Opiskeluhistoria

Todennäköisesti yhden ensimmäisistä olettamuksista korkean tiheyden alueen olemassaolosta Maan sisällä teki Henry Cavendish , joka laski Maan massan ja keskimääräisen tiheyden ja havaitsi, että se on paljon suurempi kuin maan pinnalle ilmaantuvien kivien tiheys. maan pinta [4] .

Saksalainen seismologi E. Wiechert todisti olemassaolon vuonna 1897 , ja syvyyden (2900 km) määritti vuonna 1910 amerikkalainen geofyysikko B. Gutenberg .

Vuonna 1922 geokemian perustaja V. M. Goldshmidt ehdotti, että ydin muodostui primaarisen Maan painovoiman erilaistumisesta sen kasvun aikana tai myöhemmin.

Vaihtoehtoisen hypoteesin, jonka mukaan rautaydin syntyi jopa protoplanetaarisessa pilvessä, kehittivät saksalainen tiedemies A. Eiken (1944), amerikkalainen tiedemies E. Orovan ja Neuvostoliiton tiedemies A. P. Vinogradov (1960-1970-luvut).

Vuonna 1941 Kuhn ja Ritman ehdottivat Auringon ja Maan koostumuksen identiteettiä koskevan hypoteesin ja vedyn faasisiirtymälaskelmien perusteella, että maapallon ydin koostuu metallisesta vedystä . [5] [6] Tätä hypoteesia ei ole testattu kokeellisesti. Iskupuristuskokeet ovat osoittaneet, että metallisen vedyn tiheys on noin suuruusluokkaa pienempi kuin ytimen tiheys. Myöhemmin tätä hypoteesia kuitenkin mukautettiin selittämään jättiläisplaneettojen - Jupiterin , Saturnuksen ja muiden - rakennetta. Viime aikoihin asti oletettiin, että tällaisten planeettojen magneettikenttä syntyy juuri metallisessa vetyytimessä.

Mutta vuonna 2016 Yhdysvalloista ja Iso-Britanniasta peräisin olevat tutkijat, jotka olivat luoneet olosuhteet lähellä ydintä hetkellisen puristuksen avulla, luoden 1,5 miljoonan ilmakehän paineen ja useiden tuhansien asteiden korkeita lämpötiloja, pystyivät saamaan vedyn kolmannen välitilan [ 7] , jossa sillä on sekä metallin että kaasun ominaisuuksia. Tässä tilassa se ei lähetä näkyvää valoa, toisin kuin infrapunasäteily, minkä vuoksi sitä kutsuttiin "tummaksi vedyksi". Lisäksi tumma vety, toisin kuin metallinen vety, sopii täydellisesti jättiläisplaneettojen rakenteen malliin.[ tosiasian merkitys? ] selittää erityisesti, miksi kaasujättiläisten ylemmät kerrokset ovat paljon lämpimämpiä kuin niiden pitäisi olla, siirtäen energiaa ytimestä, ja koska sillä on myös sähkönjohtavuus, vaikkakin huonompi kuin metallisen vedyn, sillä on sama rooli kuin ulkoytimellä. maan päällä. [kahdeksan]

Lisäksi V. N. Lodochnikov ja W. Ramsay ehdottivat, että alemmalla vaipalla ja ytimellä on sama kemiallinen koostumus - ytimen ja vaipan rajalla 1,36 Mbar:ssa vaipan silikaatit siirtyvät nestemäiseen metallifaasiin (metallisoitu silikaattiytime) [9] .

Vuonna 2015 tuli tunnetuksi, että ytimen nestemäisessä osassa on kolmas kerros. Seismisten aaltojen analysoinnin ansiosta Illinoisin yliopiston professori Xiaodong Songin johtama geologiryhmä päätteli , että maapallon ydin ei ole kaksikerroksinen, vaan kolmikerroksinen [10] [11] [12] .

Uusi tutkimus, joka julkaistiin alun perin Physics of the Earth and Planetary Interiors -lehdessä, viittaa siihen, että planeettamme sisäisen ytimen tila vaihtelee kiinteästä puolipehmeään ja jopa nestemäiseen.

"Mitä enemmän tutkimme [ydintä], sitä enemmän ymmärrämme, että se ei ole vain tylsä ​​rautapala", sanoi seismologi Jessica Irving Bristolin yliopistosta Englannista kommentoimassa tutkimusta. "Löydämme kokonaan uuden piilotetun maailman." [13]

Ytimen koostumus

Ytimen koostumuksesta on vain epäsuoraa tietoa, joka on saatu eri tavoin. Ilmeisesti saatavilla olevista materiaaleista rautameteoriitit ovat koostumukseltaan lähinnä maan ydintä , jotka ovat asteroidien ja protoplaneettojen ytimien fragmentteja . Rautameteoriitit eivät kuitenkaan pysty antamaan tarkkaa käsitystä maan ytimen aineesta, koska ne muodostuivat paljon pienemmissä kappaleissa, eli erilaisissa fysikaalis-kemiallisissa olosuhteissa.

Toisaalta seismiset tutkimukset antavat ytimen tarkan koon [14] ja sen tiheys tiedetään gravimetrisista tiedoista , mikä asettaa lisärajoituksia sen koostumukselle. Koska ytimen tiheys on noin 5-10 % pienempi kuin rauta-nikkeliseosten tiheys, oletetaan, että Maan ydin sisältää enemmän kevyitä alkuaineita kuin rautameteoriitit [14] . Todennäköisten ehdokkaiden joukossa: rikki , happi , pii , hiili , fosfori , vety [14] .

Lopuksi ytimen koostumus voidaan arvioida geokemiallisista ja kosmokemiallisista näkökohdista. Jos jollakin tavalla lasketaan Maan primäärikoostumus ja lasketaan kuinka paljon alkuaineita on muissa geosfääreissä, niin voidaan siten rakentaa arvioita ytimen koostumuksesta. Korkean lämpötilan ja korkean paineen kokeet alkuaineiden jakautumisesta sulan raudan ja silikaattifaasien välillä ovat suureksi avuksi tällaisissa laskelmissa.

Ytimen kemiallinen koostumus
Lähde Si , paino-% Fe , paino-% Ni , paino-% S , paino-% O , paino-% Mn , ppm Cr , ppm Co , ppm P , ppm
Allegre et ai., 1995, taulukko 2 , s. 522 7.35 79,39 ± 2 4,87 ± 0,3 2,30±0,2 4,10±0,5 5820 7790 2530 3690
Mc Donough, 2003, taulukko 4 , s. 556 6.0 85.5 5.20 1.90 ~0 300 9000 2500 2000

Huhtikuussa 2015 Oxfordin yliopiston tutkijat esittivät teorian, jonka mukaan uraanin pitoisuus Maan ytimessä on useita miljardiosia suurempi kuin aiemmin uskottiin [15] . Tällainen lausunto johti korkean profiilin levittämiseen tiedotusvälineissä väitetystä uraaniytimen löydöstä maan läheltä [16] .

Maan magneettikenttä

Maan magneettikentän muodostavat planeetan sisäiset rakenteet. On olemassa harhakäsitys, että sen synnyttävät sisäytimen ferromagneettiset materiaalit (kuten kestomagneetti) [17] , vaikka raudan ferromagneettiset ominaisuudet katoavat Curie-pisteen yläpuolella olevissa lämpötiloissa . Yleisesti hyväksyttyä hypoteesia maan magneettikentän muodostumisen selittämiseksi kutsutaan geodynamoksi . Sen mukaan magneettikenttä muodostuu sähköä johtavan nesteen liikkeestä ulkoytimessä. [18] [19]

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ D. Yu. Pushcharovsky, Yu. M. Pushcharovsky (MSU), Maan vaipan koostumus ja rakenne // Soros Educational Journal No. 11 1998
  2. ↑ S. Anzellini, A. Dewaele, M. Mezouar, P. Loubeyre, G. Morard. Raudan sulaminen Maan sisäisellä ytimen rajalla Nopean röntgendiffraktion perusteella  (englanniksi)  // Science  : Journal. - 2013. - 26. huhtikuuta ( nide 340 , nro 6131 ). - s. 464-466 . - doi : 10.1126/tiede.1233514 .
  3. ↑ Maan keskus on 1000 astetta kuumempi kuin aiemmin luultiin // European Synchrotron Radiation Facility, 25-04-2013;
    lyhyt käännös - Fyysikot selvensivät maan ytimen lämpötilaa // Lenta.ru, 26. huhtikuuta 2013: "Maan kiinteän rautaytimen lämpötila, kuten tutkijat ovat todenneet, on noin 6 tuhatta celsiusastetta. Se on tuhat astetta korkeampi kuin aikaisemmat arviot."
  4. ↑ Henry Cavendish . www.tsput.ru Haettu: 31.7.2018.
  5. ↑ Kuskov O. L., Khitarov N. I. (1982) "Maan ytimen ja vaipan termodynamiikka ja geokemia. M .: Nauka, 1982 "s. 127:" XX vuosisadan puolivälissä. on olemassa hypoteeseja ytimen ei-rautakoostumuksesta. W. Kuhn ja A. Ritman [513], perustuen hypoteesiin auringon ja maan koostumusten identtisyydestä ja vedyn faasisiirtymälaskelmista [666], esittivät oletuksen ytimestä, joka koostuu metallinen vety."
  6. ↑ Kuhn W, Rittmann A. Über den Zustand des Erdinnern und seine Enstehung aus einem homogenen Urzustand - Geologische Rundschau, 1941, osa 32., numero 3, s. 215-256. doi:10.1007/BF01799758 , ISSN 0016-7835
  7. ↑ R. Stewart McWilliams, D. Allen Dalton, Mohammad F. Mahmood, Alexander F. Goncharov. Nestemäisen vedyn optiset ominaisuudet siirtyessä johtavaan tilaan  // Physical Review Letters. – 22.6.2016. - T. 116 , no. 25 . - S. 255501 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.116.255501 .
  8. ↑ Ivan Ortega, Tumma vety selitti jättiläisplaneettojen mysteerit L!FE #SCIENCE 28.06.2016, Optical Properties of Fluid Hydrogen at Transition to a Conducting State 2016. doi : 10.1103/PhysRevLett.116.255
  9. ↑ E.N. Lyustikh, fysiikan ja matematiikan tohtori. Neuvostoliiton tiedeakatemian tieteet. Syvän suolen mysteerit  // http://neotec.ginras.ru/ . – 1967.
  10. ↑ Maan ydin osoittautui kolmikerroksiseksi "matryoshkaksi", geologit selvittivät . RIA Novosti - Tiede (9. helmikuuta 2015).
  11. ↑ Tiedeuutisia. Maan sisäydin on rakentunut. Se sisältää yhden ytimen lisää , VSEGEI (17. helmikuuta 2015). Haettu 14.5.2015.
  12. ↑ Tao Wang, Xiaodong Song, Han H. Xia. " Ekvatoriaalinen anisotropia Maan sisäisen ytimen sisäosassa maanjäristyskoodin autokorrelaatiosta ". Nature Geoscience 2015 doi:10.1038/ngeo2354 (09.2.2015)
  13. ↑ Rhett Butler, Seiji Tsuboi. Antipodaaliset seismiset heijastukset leikkausaallon nopeusrakenteissa Maan sisäisessä ytimessä  //  Maan ja planeettojen fysiikka. – 12.12.2021. — Voi. 321 . — P. 106802 . — ISSN 0031-9201 . - doi : 10.1016/j.pepi.2021.106802 .
  14. ↑ 1 2 3 Maan ytimen muodostuminen , 2007
  15. ↑ Carlson RW (2015) Planetary science: Uusi resepti Maan muodostumiseen. doi : 10.1038/520299a
  16. ↑ Oxfordin yliopiston tutkijat ehdottivat teoriaa, jonka mukaan maapallon ydin koostuu radioaktiivisesta uraanista.
  17. ↑ http://www.earthlearningidea.com/PDF/147_Core.pdf sivu 2, "laajalle levinnyt väärinkäsitys siitä, että yksi todiste siitä, että ydin on valmistettu nikkeliraudasta on, että ne ovat magneettisia materiaaleja, jotka aiheuttavat Maan magneettikentän ."
  18. ↑ Maan magneettikenttä
  19. ↑ Geodynamo Arkistoitu 25. marraskuuta 2013 Wayback Machinessa // EPS 122: luento 7

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 Maapallo
Maan historia Maapallo
Maan fyysiset ominaisuudet
Maan kuoret
Maantiede
ja geologia
Ympäristö
Katso myös
  • Luokka " Luonto "
  • Portaali "Tiede"
 Maan kuoret
Ulkoinen Maan kerrosten malli.png
Sisäinen
Haukkua
Vaippa
Nucleus