Zemes iekšējais kodols griežas ar savu ātrumu, ir ļoti karsts un, visticamāk, palīdzēja saglabāt dzīvību un
Kā Zeme varēja tik ātri atjaunot savu magnētisko lauku?
Zinātnieki arvien vairāk sāk tam ticēttas bija saistīts ar Zemes iekšējā kodola rašanos. Tā ir cieta dzelzs sfēra, kas atrodas izkausētā ārējā serdeņa iekšpusē. Pēdējais sastāv no kūstoša metāla, kas ģenerē planētas magnētisko lauku.
Pētnieki liecina, ka iekšējais kodolsparādījās aptuveni 4 miljardus gadu pēc pašas planētas dzimšanas. Tas auga lēnām, dažus milimetrus gadā. Tas, pēc zinātnieku domām, izraisīja aktivitāti ārējā kodolā un izraisīja magnētiskā lauka jaudas palielināšanos.
"Iekšējais kodols ir atjaunojis magnētisko laukuZeme: un tas notika evolūcijas vispiemērotākajā brīdī, saka Džons Tarduno, ģeofiziķis no Ročesteras universitātes. "Kas būtu noticis, ja tas nebūtu izveidojies?"
Zinātnieki joprojām brīnās, kā un kāpēc iekšējākodols parādījās šajā periodā. "Iekšējais kodols ir planēta planētā," sacīja Hrvoe Tkalčičs, Austrālijas Nacionālās universitātes (ANU) seismologs. “Tam ir sava topogrāfija, savs griešanās ātrums un struktūra. Tas ir zem mūsu kājām, bet joprojām ir daudz, ko mēs nesaprotam par to, kā tas darbojas."
Kā tiek pētīta mūsu iekšējā "planēta"?
Lai pētītu iekšējo kodolu, pētnieki izmanto retus seismiskos viļņus no zemestrīcēm vai kodolizmēģinājumiem, kas iekļūst vai atspīd no iekšējā kodola.
Tātad seismologi atklāja, ka iekšējais kodolsgriežas neatkarīgi no pārējās planētas. Izmantojot datormodeļus, viņi prognozēja tā struktūru, kā arī neparasto dzelzs sakausējumu uzvedību augsta spiediena apstākļos.
Ilgu laiku cilvēce bija nepilnīgaidejas par Zemes iekšējo uzbūvi. Tikai pagājušā gadsimta trīsdesmito gadu sākumā dāņu seismologs Inge Lehmans pamanīja jaunu P-viļņu jeb spiediena viļņu veidu. Viņi norādīja, ka Zemes kodols nav pilnībā šķidrs. Līdz 1936. gadam Lēmans bija secinājis, ka Zemei ir ciets iekšējais kodols. Turklāt pētnieki pamanīja, ka katru gadu P-viļņi, kas iet caur iekšējo kodolu, ir nedaudz paātrināti. To varētu izskaidrot tikai vienā veidā – iekšējais kodols griežas ātrāk nekā pārējā planēta, aptuveni par 1° gadā. Ik pēc 400 gadiem viņi ierosināja 1996. gada Dabas dokumentā, ka iekšējais kodols veicis papildu revolūciju Zemes iekšienē.
Šis atklājums šokēja daudzus ģeofiziķus, kuritika pieņemts, ka iekšējais kodols griežas ar tādu pašu ātrumu kā mantija. Ja izpētīsit tā rotāciju, tas palīdzēs saprast, kā iekšējais kodols savienojas ar ārējo un ietekmē magnētisko lauku. Tas arī izskaidros, kāpēc Zemes magnētiskie poli ik pa laikam klīst un apgāžas.
Tātad iekšējais kodols pārvietojas ātrāk nekā Zeme, vai ne?
Nav īsti.Pētnieks Yi Yang vēlāk apkopoja pasaulē plašāko zemestrīču datubāzi. Pēc to analīzes Jans atklāja, ka iekšējais kodols griežas ar tādu pašu ātrumu kā mantija. Tad nāca vēl neparastāks fakts: saskaņā ar 2021. gada pētījumu, iekšējais kodols griezās lēnāk nekā pārējā planēta — par aptuveni 0,05° gadā.
Pētnieki par to ir sākuši spekulētiekšējam kodolam ir savs ritms. Gadu desmitiem radioastronomi ir izsekojuši nelielām Zemes rotācijas izmaiņām. Tie tika novēroti saskaņā ar kosmosa atskaites sistēmu: tie izsekoja tālu kosmosa objektu stāvokļa izmaiņas. Lielākā daļa svārstību visa gada garumā ir viesuļvētru un zemestrīču dēļ, taču ir nelielas, regulāras 6 gadu svārstības, ko nevar viegli izskaidrot.
"Mēs vēl nezinām, kāpēc tas notiek, bet visi liek likmes uz kodolu," Benjamin Chao, Academia Sinica inspektors.
No kā sastāv iekšējais kodols?
Iekšējais kodols ir metāliskākā vietauz zemes. Tas satur pat vairāk metālu nekā ārējā. Abi ir izgatavoti galvenokārt no dzelzs ar niķeļa pieskārienu. Tiek arī uzskatīts, ka dzelzs satur vieglu elementu, piemēram, skābekļa, oglekļa un silīcija, pēdas.
Kad dzelzs kristalizējas uz augšanasiekšējā kodola virsma, tas izstumj dažus no šiem elementiem no sevis. Rezultāts ir gandrīz tīra dzelzs. Tas ir kā ledus, kas veidojas sālsūdens spainī: tas izspiež sāli un pārsvarā kļūst par saldūdeni. No kodola izmesti elementi ir vieglāki par dzelzi: tie paceļas un skrien uz priekšu: šis process izraisa līdz pat 80% konvekcijas, kas ģenerē Zemes magnētisko lauku.
Konvekcija ir siltuma pārneses un siltuma pārneses veids, kura laikā iekšējā enerģija tiek pārnesta ar pašas vielas strūklu un plūsmām.
Ko mēs joprojām nezinām par iekšējo kodolu?
Kas notiek ar atlikušo dzelzi - par šo tēmunotiek diskusijas. Dzelzs atomiem uz Zemes virsmas - tāpat kā tiem, kas atrodas čuguna pannā - ir kubiska struktūra. Bet, ja niecīgi dzelzs paraugi tiek saspiesti starp diviem dimantiem un rada spiedienu, kas līdzīgs iekšējā kodolā, atomi pārkārtojas sešstūros.
Grūtības ir tādas, ka nevienam vēl navzina, kas notiek ar dzelzi, kad to vienlaikus saspiež un sakarsē līdz tūkstošiem grādu, saka Lidunka Vočadlo, skaitļošanas minerālu fiziķe no Londonas Universitātes koledžas.
Šos apstākļus ir grūti atjaunot laboratorijā,jo ogleklis dimantos bieži piesārņo dzelzi karsējot, atzīmēja Vochadlo. Viņa komanda veica datorsimulācijas un atklāja, ka sešstūra vai sešstūra forma ir visstabilākā struktūra iekšējā kodola apstākļos. Modeļi arī parāda, ka tīra dzelzs kļūst mīksta, kad tā ir 98% no kušanas temperatūras.
Piemēram, ūdenim ir jāatdziest zem punktasasalst, veidojot ledu. Pētnieki ierosināja, ka dzelzs nevar sacietēt sešstūra formā, ja tas ir gandrīz par 1340 ° C vēsāks nekā iekšējais kodols. 2022. gada sākumā tika publicēta atomu mēroga modelēšana, kas liecina, ka dzelzs, kas uzkrājas iekšējā kodolā, vispirms var kristalizēties kubiskā formā, pirms pāriet uz sešstūra formu.
Kā ir saistīts iekšējais kodols un dzīvība uz Zemes?
Saskaņā ar informāciju no vulkāna veidojuma, kas pirms 565 miljoniem gadu parādījās Sv. upes ziemeļu krastā Lorensā, magnētiskais lauks tajā laikā bija viena desmitā daļa no tā, kāds tas ir šodien.
Iespējams, tas bija saistīts ar to, ka ārējākodols ātri zaudēja siltumu, saka Pīters Driskols, Kārnegi zinātnes institūta ģeodinamists. Ja Zemes magnētiskais lauks pilnībā izzustu, dzīvība attīstoties būtu stipri pakļauta saules uzliesmojumu radītajam starojumam. Palielināts starojums var noplicināt skābekli, kas ir vērtīgs resurss visai dzīvībai.
Tikai 30 miljonus gadu vēlāk magnētiskā intensitātemaržas pieauga līdz 70% no pašreizējām vērtībām. Aptuveni tajā pašā laikā dzīvības aktīvā attīstība izraisīja revolūciju uz Zemes. Tieši tad radās lielākā daļa dzīvnieku grupu, parādījās pirmās sauszemes sugas.
Varbūt topošā pasaule un visas dzīvās būtnesuz planētas Zeme savu eksistenci ir parādā iekšējam dzelzs kodolam, kas atrodas 5000 km zemāk, zem mūsu kājām. Tagad pētnieki mēģina reproducēt kodolā konstatētos apstākļus laboratorijā: grūts, bet nepieciešams uzdevums. Ar šāda eksperimenta palīdzību ir iespējams apstiprināt secinājumus, ko pētnieki iepriekš izdarīja, pamatojoties uz matemātiskajiem modeļiem.