पृथ्वीचा गाभा कसा तयार झाला: आपल्या ग्रहाची रचना. पृथ्वीच्या गाभ्याची निर्मिती पृथ्वीचा गाभा सर्वात उष्ण आणि घनदाट आहे

जेव्हा तुम्ही तुमच्या चाव्या वितळलेल्या लावाच्या प्रवाहात टाकता तेव्हा त्यांना निरोप द्या कारण, मित्रा, ते सर्वकाही आहेत.
- जॅक हँडी

आपल्या गृह ग्रहाकडे पाहिल्यास, आपल्या लक्षात येईल की त्याच्या पृष्ठभागाचा 70% भाग पाण्याने व्यापलेला आहे.

हे असे का आहे हे आपल्या सर्वांना माहित आहे: कारण पृथ्वीचे महासागर खडकांवर आणि मातीच्या वर तरंगतात ज्यामुळे जमीन बनते. उलाढालीची संकल्पना, ज्यामध्ये कमी दाट वस्तू खाली बुडणाऱ्या घनतेच्या वर तरंगतात, फक्त महासागरांपेक्षा बरेच काही स्पष्ट करते.

बर्फ पाण्यात का तरंगतो, हेलियमचा फुगा वातावरणात का उगवतो आणि खडक तलावात बुडतात हे स्पष्ट करणारे हेच तत्त्व पृथ्वी ग्रहाचे थर जसे आहेत तसे का व्यवस्थित आहेत हे स्पष्ट करते.

पृथ्वीचा सर्वात कमी दाट भाग, वातावरण, पाण्याच्या महासागरांवर तरंगते, जे पृथ्वीच्या कवचाच्या वर तरंगते, जे घनदाट आवरणाच्या वर बसते, जे पृथ्वीच्या घनदाट भागात बुडत नाही: कवच.

तद्वतच, पृथ्वीची सर्वात स्थिर स्थिती अशी असेल जी मध्यभागी सर्वात दाट घटकांसह, कांद्याप्रमाणे, स्तरांमध्ये वितरीत केली जाईल आणि जसे तुम्ही बाहेर जाल, तेव्हा प्रत्येक पुढील थर कमी दाट घटकांनी बनलेला असेल. आणि प्रत्येक भूकंप, खरं तर, ग्रहाला या स्थितीकडे हलवतो.

आणि हे केवळ पृथ्वीचीच नव्हे तर सर्व ग्रहांची रचना स्पष्ट करते, जर तुम्हाला हे घटक कुठून आले हे आठवत असेल.

जेव्हा विश्व तरुण होते - फक्त काही मिनिटांचे - फक्त हायड्रोजन आणि हेलियम अस्तित्वात होते. ताऱ्यांमध्ये वाढत्या प्रमाणात जड घटक तयार केले गेले आणि जेव्हा हे तारे मरण पावले तेव्हाच हे जड घटक विश्वात बाहेर पडले, ज्यामुळे ताऱ्यांच्या नवीन पिढ्या तयार होऊ शकल्या.

परंतु यावेळी, या सर्व घटकांचे मिश्रण - केवळ हायड्रोजन आणि हेलियमच नाही तर कार्बन, नायट्रोजन, ऑक्सिजन, सिलिकॉन, मॅग्नेशियम, सल्फर, लोह आणि इतर - या ताऱ्याभोवती केवळ एक ताराच नाही तर प्रोटोप्लॅनेटरी डिस्क देखील बनते.

तयार होणाऱ्या ताऱ्यामध्ये आतून बाहेरील दाब हलक्या घटकांना बाहेर ढकलतो आणि गुरुत्वाकर्षणामुळे डिस्कमध्ये अनियमितता येते आणि ग्रह तयार होतात.

सूर्यमालेच्या बाबतीत, चार आंतरिक जग हे प्रणालीतील सर्व ग्रहांपेक्षा घनतेचे आहेत. बुधमध्ये सर्वात घनतेचे घटक असतात, जे मोठ्या प्रमाणात हायड्रोजन आणि हेलियम धारण करू शकत नाहीत.

इतर ग्रह, सूर्यापासून अधिक विशाल आणि दूर (आणि म्हणून त्याचे किरणोत्सर्ग कमी प्राप्त करणारे), या अति-प्रकाश घटकांपैकी अधिक ठेवण्यास सक्षम होते - अशा प्रकारे गॅस राक्षस तयार झाले.

सर्व जगावर, पृथ्वीप्रमाणेच, सरासरी, सर्वात दाट घटक गाभ्यामध्ये केंद्रित असतात आणि प्रकाश घटक त्याच्या सभोवताली वाढत्या प्रमाणात कमी दाट थर तयार करतात.

हे आश्चर्यकारक नाही की लोह, सर्वात स्थिर घटक आणि सुपरनोव्हाच्या काठावर मोठ्या प्रमाणात तयार केलेला सर्वात जड घटक, पृथ्वीच्या गाभ्यामध्ये सर्वात मुबलक घटक आहे. पण कदाचित आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, घन गाभा आणि घन आवरण यांच्यामध्ये 2,000 किमीपेक्षा जास्त जाडीचा द्रव थर आहे: पृथ्वीचा बाह्य गाभा.

पृथ्वीवर जाड द्रवपदार्थाचा थर आहे ज्यामध्ये ग्रहाच्या वस्तुमानाच्या 30% भाग आहेत! आणि आम्ही एक कल्पक पद्धत वापरून त्याच्या अस्तित्वाबद्दल शिकलो - भूकंपापासून उद्भवलेल्या भूकंपाच्या लाटांबद्दल धन्यवाद!

भूकंपात, दोन प्रकारच्या भूकंपीय लहरींचा जन्म होतो: मुख्य संक्षेप लहर, ज्याला पी-वेव्ह म्हणतात, जी अनुदैर्ध्य मार्गाने प्रवास करते.

आणि समुद्राच्या पृष्ठभागावरील लाटांप्रमाणेच S-वेव्ह म्हणून ओळखली जाणारी दुसरी कातर लहर.

जगभरातील भूकंप केंद्रे P- आणि S- लहरी उचलण्यास सक्षम आहेत, परंतु S- लहरी द्रवातून प्रवास करत नाहीत आणि P- लहरी केवळ द्रवातूनच प्रवास करत नाहीत तर अपवर्तित होतात!

परिणामी, आपण समजू शकतो की पृथ्वीला एक द्रव बाह्य गाभा आहे, ज्याच्या बाहेर एक घन आवरण आहे आणि आत एक घन आंतरिक गाभा आहे! म्हणूनच पृथ्वीच्या गाभ्यामध्ये सर्वात जड आणि घनदाट घटक असतात आणि अशा प्रकारे आपल्याला कळते की बाह्य गाभा हा द्रवपदार्थ आहे.

पण बाह्य गाभा द्रव का आहे? सर्व घटकांप्रमाणे, लोहाची स्थिती, मग ती घन, द्रव, वायू किंवा इतर, लोहाच्या दाब आणि तापमानावर अवलंबून असते.

लोह हा तुम्हाला वापरलेल्या अनेक घटकांपेक्षा अधिक जटिल घटक आहे. अर्थात, आलेखामध्ये दर्शविल्याप्रमाणे त्याचे वेगवेगळे क्रिस्टलीय घन टप्पे असू शकतात, परंतु आम्हाला सामान्य दाबांमध्ये रस नाही. आपण पृथ्वीच्या गाभ्यामध्ये उतरत आहोत, जिथे दाब समुद्रसपाटीपेक्षा दशलक्ष पटीने जास्त आहेत. अशा उच्च दाबांसाठी फेज डायग्राम कसा दिसतो?

विज्ञानाचे सौंदर्य हे आहे की तुमच्याकडे प्रश्नाचे उत्तर लगेच नसले तरी, उत्तर मिळण्याची शक्यता आहे की कोणीतरी आधीच संशोधन केले आहे! या प्रकरणात, 2001 मध्ये अहरेन्स, कॉलिन्स आणि चेन यांना आमच्या प्रश्नाचे उत्तर सापडले.

आणि जरी आकृती 120 GPa पर्यंतचे प्रचंड दाब दर्शवित असले तरी, हे लक्षात ठेवणे महत्त्वाचे आहे की वातावरणाचा दाब फक्त 0.0001 GPa आहे, तर आंतरिक कोर दाब 330-360 GPa पर्यंत पोहोचतो. वरची घन रेषा वितळणारे लोह (वर) आणि घन लोह (तळाशी) मधील सीमा दर्शवते. तुमच्या लक्षात आले का की अगदी शेवटी असलेली घन रेषा तीक्ष्ण वरच्या दिशेने कशी वळण घेते?

330 GPa च्या दाबाने लोह वितळण्यासाठी, सूर्याच्या पृष्ठभागावर प्रचलित असलेल्या तापमानाशी तुलना करता एक प्रचंड तापमान आवश्यक आहे. कमी दाबावर समान तापमान सहजपणे द्रव स्थितीत लोह राखेल, आणि उच्च दाबांवर - घन स्थितीत. पृथ्वीच्या गाभ्याच्या दृष्टीने याचा अर्थ काय?

याचा अर्थ असा की पृथ्वी जसजशी थंड होते तसतसे तिचे अंतर्गत तापमान कमी होते, परंतु दाब अपरिवर्तित राहतो. म्हणजेच, पृथ्वीच्या निर्मितीच्या वेळी, बहुधा, संपूर्ण गाभा द्रव होता आणि जसजसा तो थंड होतो तसतसा आतील गाभा वाढतो! आणि प्रक्रियेत, द्रव लोहापेक्षा घन लोहाची घनता जास्त असल्याने, पृथ्वी हळूहळू आकुंचन पावते, ज्यामुळे भूकंप होतात!

तर, पृथ्वीचा गाभा द्रव आहे कारण ते लोह वितळण्याइतपत गरम आहे, परंतु केवळ कमी दाब असलेल्या प्रदेशांमध्ये. जसजशी पृथ्वी वाढते आणि थंड होते, तसतसा अधिकाधिक गाभा घन होतो आणि त्यामुळे पृथ्वी थोडीशी संकुचित होते!

जर आपल्याला भविष्यात दूरवर डोकावायचे असेल, तर आपण बुध ग्रहात आढळलेल्या गुणधर्मांप्रमाणेच दिसण्याची अपेक्षा करू शकतो.

बुध, त्याच्या लहान आकारामुळे, आधीच थंड झाला आहे आणि लक्षणीयरीत्या संकुचित झाला आहे आणि त्याचे शेकडो किलोमीटर लांब फ्रॅक्चर आहेत जे थंड झाल्यामुळे कॉम्प्रेशनच्या गरजेमुळे दिसू लागले आहेत.

तर पृथ्वीला द्रवरूप गाभा का आहे? कारण ते अजून थंड झालेले नाही. आणि प्रत्येक भूकंप हा पृथ्वीच्या अंतिम, थंड आणि पूर्णपणे घन अवस्थेकडे जाण्याचा एक छोटासा दृष्टीकोन आहे. पण काळजी करू नका, त्या क्षणाच्या खूप आधी सूर्याचा स्फोट होईल आणि तुम्हाला माहीत असलेले प्रत्येकजण बराच काळ मेला असेल.

सूर्यमालेच्या इतर घटकांसह पृथ्वी, त्याच्या घटक कणांच्या वाढीमुळे थंड वायू आणि धुळीच्या ढगातून तयार झाली. ग्रहाच्या उदयानंतर, त्याच्या विकासाचा एक पूर्णपणे नवीन टप्पा सुरू झाला, ज्याला विज्ञानात सामान्यतः पूर्व-भूवैज्ञानिक म्हणतात.
कालखंडाचे नाव या वस्तुस्थितीमुळे आहे की भूतकाळातील प्रक्रियांचा सर्वात जुना पुरावा - आग्नेय किंवा ज्वालामुखी खडक - 4 अब्ज वर्षांपेक्षा जुना नाही. आज फक्त शास्त्रज्ञच त्यांचा अभ्यास करू शकतात.
पृथ्वीच्या विकासाचा पूर्व-भूवैज्ञानिक टप्पा अजूनही अनेक रहस्यांनी भरलेला आहे. हे 0.9 अब्ज वर्षांचा कालावधी व्यापते आणि वायू आणि पाण्याची वाफ सोडण्यासह ग्रहावरील व्यापक ज्वालामुखीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. याच वेळी पृथ्वीला त्याच्या मुख्य कवचांमध्ये वेगळे करण्याची प्रक्रिया सुरू झाली - कोर, आवरण, कवच आणि वातावरण. असे गृहीत धरले जाते की ही प्रक्रिया आपल्या ग्रहावर प्रखर उल्का बॉम्बफेक आणि त्याचे वैयक्तिक भाग वितळल्यामुळे उत्तेजित झाली होती.
पृथ्वीच्या इतिहासातील मुख्य घटनांपैकी एक म्हणजे त्याच्या आतील गाभ्याची निर्मिती. हे कदाचित ग्रहाच्या विकासाच्या पूर्व-भूवैज्ञानिक अवस्थेदरम्यान घडले असेल, जेव्हा सर्व पदार्थ दोन मुख्य भूमंडलांमध्ये विभागले गेले होते - कोर आणि आवरण.
दुर्दैवाने, पृथ्वीच्या गाभ्याच्या निर्मितीबद्दल एक विश्वासार्ह सिद्धांत, ज्याची पुष्टी गंभीर वैज्ञानिक माहिती आणि पुराव्यांद्वारे केली जाईल, अद्याप अस्तित्वात नाही. पृथ्वीचा गाभा कसा निर्माण झाला? या प्रश्नाचे उत्तर देण्यासाठी शास्त्रज्ञ दोन मुख्य गृहितके देतात.
पहिल्या आवृत्तीनुसार, पृथ्वीच्या उदयानंतर लगेचच प्रकरण एकसंध होते.
त्यात संपूर्णपणे सूक्ष्मकणांचा समावेश होता जे आज उल्कापिंडांमध्ये पाहिले जाऊ शकतात. परंतु ठराविक काळानंतर, हे प्राथमिक एकसंध वस्तुमान जड कोरमध्ये विभागले गेले, ज्यामध्ये सर्व लोखंड वाहून गेले आणि एक फिकट सिलिकेट आवरण. दुसऱ्या शब्दांत, वितळलेल्या लोखंडाचे थेंब आणि त्यासोबत असलेले जड रासायनिक संयुगे आपल्या ग्रहाच्या मध्यभागी स्थिर झाले आणि तेथे एक कोर तयार झाला, जो आजपर्यंत मोठ्या प्रमाणात वितळलेला आहे. जड घटक पृथ्वीच्या मध्यभागी झुकत असताना, हलके स्लॅग्स, त्याउलट, वरच्या दिशेने - ग्रहाच्या बाह्य स्तरांवर तरंगले. आज, हे प्रकाश घटक वरचे आवरण आणि कवच बनवतात.
पदार्थाचा असा भेद का झाला? असे मानले जाते की त्याच्या निर्मितीची प्रक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर लगेचच, पृथ्वी तीव्रतेने उबदार होऊ लागली, मुख्यतः कणांच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या संचयनादरम्यान सोडलेल्या ऊर्जेमुळे तसेच वैयक्तिक रसायनांच्या किरणोत्सर्गी क्षयच्या उर्जेमुळे. घटक.
ग्रहाचे अतिरिक्त गरम करणे आणि लोह-निकेल मिश्रधातूची निर्मिती, जे त्याच्या महत्त्वपूर्ण विशिष्ट गुरुत्वाकर्षणामुळे हळूहळू पृथ्वीच्या मध्यभागी बुडाले, कथित उल्कापिंडाच्या भडिमारामुळे सुलभ झाले.
तथापि, या गृहीतकाला काही अडचणी येतात. उदाहरणार्थ, लोह-निकेल मिश्रधातू, अगदी द्रव अवस्थेतही, एक हजार किलोमीटरहून अधिक खाली उतरून ग्रहाच्या गाभ्याच्या प्रदेशात कसे पोहोचू शकले हे पूर्णपणे स्पष्ट नाही.
दुसऱ्या गृहीतकाच्या अनुषंगाने, ग्रहाच्या पृष्ठभागावर आदळणाऱ्या लोखंडी उल्कापासून पृथ्वीचा गाभा तयार झाला आणि नंतर तो दगडी उल्कापिंडाच्या सिलिकेट कवचाने वाढला आणि आवरण तयार केले.

या गृहीतकात एक गंभीर त्रुटी आहे. या परिस्थितीत, बाह्य अवकाशात लोखंड आणि दगडी उल्का स्वतंत्रपणे अस्तित्वात असायला हव्यात. आधुनिक संशोधनातून असे दिसून आले आहे की लोह उल्का फक्त एखाद्या ग्रहाच्या खोलीत उद्भवू शकल्या ज्या महत्त्वपूर्ण दाबाने विघटित झाल्या, म्हणजेच आपल्या सूर्यमाला आणि सर्व ग्रहांच्या निर्मितीनंतर.
पहिली आवृत्ती अधिक तार्किक वाटते, कारण ती पृथ्वीचा गाभा आणि आवरण यांच्यातील गतिशील सीमा प्रदान करते. याचा अर्थ असा की त्यांच्यातील पदार्थांच्या विभाजनाची प्रक्रिया या ग्रहावर दीर्घकाळ चालू राहू शकते, ज्यामुळे पृथ्वीच्या पुढील उत्क्रांतीवर मोठा प्रभाव पडतो.
अशाप्रकारे, जर आपण ग्रहाच्या गाभाच्या निर्मितीची पहिली गृहितक आधार म्हणून घेतली, तर पदार्थाच्या भिन्नतेची प्रक्रिया अंदाजे 1.6 अब्ज वर्षे चालली. गुरुत्वाकर्षण भिन्नता आणि किरणोत्सर्गी क्षय यांमुळे पदार्थाचे पृथक्करण सुनिश्चित झाले.
जड घटक फक्त त्या खोलीपर्यंत बुडले ज्याच्या खाली पदार्थ इतका चिकट होता की लोखंड यापुढे बुडू शकत नाही. या प्रक्रियेच्या परिणामी, वितळलेल्या लोखंडाचा आणि त्याच्या ऑक्साईडचा एक अतिशय दाट आणि जड कंकणाकृती थर तयार झाला. हे आपल्या ग्रहाच्या आदिम गाभ्याच्या फिकट सामग्रीच्या वर स्थित होते. पुढे, पृथ्वीच्या मध्यभागी एक हलका सिलिकेट पदार्थ पिळून काढला गेला. शिवाय, ते विषुववृत्तावर विस्थापित झाले होते, ज्यामुळे कदाचित ग्रहाच्या असममितीची सुरुवात झाली असावी.
असे मानले जाते की पृथ्वीच्या लोह कोरच्या निर्मिती दरम्यान, ग्रहाच्या आकारमानात लक्षणीय घट झाली, परिणामी त्याची पृष्ठभाग आता कमी झाली आहे. प्रकाश घटक आणि त्यांच्या संयुगे जे पृष्ठभागावर "तरंगत" होते त्यांनी एक पातळ प्राथमिक कवच तयार केले, ज्यामध्ये सर्व स्थलीय ग्रहांप्रमाणेच, ज्वालामुखीय बेसाल्टचा समावेश आहे, गाळाच्या जाड थराने आच्छादित आहे.
तथापि, पृथ्वीचा गाभा आणि आवरण यांच्या निर्मितीशी संबंधित भूतकाळातील प्रक्रियांचे जिवंत भूवैज्ञानिक पुरावे शोधणे शक्य नाही. आधीच नमूद केल्याप्रमाणे, पृथ्वीवरील सर्वात जुने खडक सुमारे 4 अब्ज वर्षे जुने आहेत. बहुधा, ग्रहाच्या उत्क्रांतीच्या सुरूवातीस, उच्च तापमान आणि दाबांच्या प्रभावाखाली, प्राथमिक बेसाल्ट्सचे रूपांतर, वितळले आणि आपल्याला ज्ञात असलेल्या ग्रॅनाइट-ग्नीस खडकांमध्ये रूपांतरित झाले.
आपल्या ग्रहाचा गाभा कोणता आहे, जो कदाचित पृथ्वीच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर तयार झाला होता? त्यात बाह्य आणि आतील कवच असतात. वैज्ञानिक गृहीतकांनुसार, 2900-5100 किमी खोलीवर एक बाह्य कोर आहे, जो त्याच्या भौतिक गुणधर्मांमध्ये द्रव जवळ आहे.
बाह्य गाभा हा वितळलेल्या लोखंडाचा आणि निकेलचा प्रवाह आहे जो वीज चांगल्या प्रकारे चालवतो. शास्त्रज्ञ पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या उत्पत्तीशी संबंधित आहेत. पृथ्वीच्या मध्यभागी असलेले उर्वरित 1,270 किमी अंतर आतील गाभ्याने व्यापलेले आहे, ज्यामध्ये 80% लोह आणि 20% सिलिकॉन डायऑक्साइड आहे.
आतील गाभा कडक आणि गरम आहे. जर बाह्य आवरण थेट जोडलेले असेल तर पृथ्वीचा आतील गाभा स्वतःच अस्तित्वात आहे. त्याची कडकपणा, उच्च तापमान असूनही, ग्रहाच्या मध्यभागी असलेल्या अवाढव्य दाबाने सुनिश्चित केले जाते, जे 3 दशलक्ष वातावरणापर्यंत पोहोचू शकते.
परिणामी अनेक रासायनिक घटक धातूच्या अवस्थेत बदलतात. म्हणून, पृथ्वीच्या आतील गाभ्यामध्ये मेटलिक हायड्रोजन आहे असे देखील सुचवण्यात आले होते.
दाट आतील गाभ्याचा आपल्या ग्रहाच्या जीवनावर गंभीर परिणाम होतो. ग्रहांचे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र त्यात केंद्रित आहे, जे हलके वायूचे कवच, हायड्रोस्फियर आणि पृथ्वीचे भूमंडल स्तर विखुरण्यापासून रोखते.
कदाचित, असे क्षेत्र ग्रहाच्या निर्मितीपासून गाभ्याचे वैशिष्ट्य आहे, मग त्याची रासायनिक रचना आणि रचना त्यावेळेस काहीही असो. केंद्राच्या दिशेने तयार झालेल्या कणांचे आकुंचन होण्यास हातभार लागला.
तथापि, आपल्या ग्रहाच्या भूगर्भीय इतिहासाच्या अभ्यासात जवळून गुंतलेल्या शास्त्रज्ञांसाठी कोरची उत्पत्ती आणि पृथ्वीच्या अंतर्गत संरचनेचा अभ्यास ही सर्वात कठीण समस्या आहे. या समस्येवर अंतिम तोडगा निघण्यापूर्वी अजून बराच पल्ला गाठायचा आहे. विविध विरोधाभास टाळण्यासाठी, आधुनिक विज्ञानाने हे गृहितक स्वीकारले आहे की मूळ निर्मितीची प्रक्रिया पृथ्वीच्या निर्मितीसह एकाच वेळी होऊ लागली.

पृथ्वीचा गाभा 4.5 अब्ज वर्षांपासून सुमारे 6000 डिग्री सेल्सिअस तापमानात थंड होऊन का गरम झाला नाही? प्रश्न अत्यंत गुंतागुंतीचा आहे, शिवाय, विज्ञान 100% अचूक आणि सुगम उत्तर देऊ शकत नाही. तथापि, यासाठी वस्तुनिष्ठ कारणे आहेत.

अति गुप्तता

पृथ्वीच्या गाभ्याचे अत्याधिक गूढ दोन घटकांशी संबंधित आहे. प्रथम, ते कसे, केव्हा आणि कोणत्या परिस्थितीत तयार झाले हे कोणालाही ठाऊक नाही - हे प्रोटो-पृथ्वीच्या निर्मितीदरम्यान किंवा तयार झालेल्या ग्रहाच्या अस्तित्वाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात घडले - हे सर्व एक मोठे रहस्य आहे. दुसरे म्हणजे, पृथ्वीच्या गाभ्यापासून नमुने मिळवणे पूर्णपणे अशक्य आहे - त्यात काय आहे हे कोणालाही ठाऊक नाही. शिवाय, कर्नलबद्दल आपल्याला माहित असलेला सर्व डेटा अप्रत्यक्ष पद्धती आणि मॉडेल्स वापरून गोळा केला जातो.

पृथ्वीचा गाभा गरम का राहतो?

पृथ्वीचा गाभा इतका वेळ थंड का होत नाही हे समजून घेण्याचा प्रयत्न करण्यासाठी, सुरुवातीला तो कशामुळे गरम झाला हे समजून घेणे आवश्यक आहे. आपल्या ग्रहाचा आतील भाग, इतर कोणत्याही ग्रहाप्रमाणेच, ते भिन्न घनतेच्या तुलनेने स्पष्टपणे सीमांकित स्तरांचे प्रतिनिधित्व करतात. परंतु नेहमीच असे नव्हते: जड घटक हळूहळू खाली बुडत होते, अंतर्गत आणि बाह्य गाभा तयार करतात, तर हलके घटक शीर्षस्थानी भाग पाडतात, आवरण आणि पृथ्वीचे कवच तयार करतात. ही प्रक्रिया अत्यंत मंद गतीने होते आणि उष्णतेच्या प्रकाशनासह होते. तथापि, हे गरम होण्याचे मुख्य कारण नव्हते. पृथ्वीचे संपूर्ण वस्तुमान त्याच्या केंद्रावर प्रचंड शक्तीने दाबते, अंदाजे 360 GPa (3.7 दशलक्ष वायुमंडल) चा अभूतपूर्व दाब निर्माण करते, परिणामी लोह-सिलिकॉन-निकेल कोरमध्ये असलेल्या दीर्घकाळापर्यंत किरणोत्सर्गी घटकांचा क्षय होतो. होऊ लागले, जे उष्णतेच्या प्रचंड उत्सर्जनासह होते.

हीटिंगचा अतिरिक्त स्त्रोत म्हणजे विविध स्तरांमधील घर्षणामुळे निर्माण होणारी गतिज ऊर्जा (प्रत्येक थर दुसऱ्यापासून स्वतंत्रपणे फिरतो): आतील गाभा बाह्यासह आणि बाह्य आवरणासह.

ग्रहाचा आतील भाग (प्रमाणांचा आदर केला जात नाही). तीन आतील थरांमधील घर्षण गरम होण्याचे अतिरिक्त स्त्रोत म्हणून काम करते.

वरील आधारे, आपण असा निष्कर्ष काढू शकतो की पृथ्वी आणि विशेषतः तिचे आतडे हे एक स्वयंपूर्ण यंत्र आहे जे स्वतःला गरम करते. परंतु हे नैसर्गिकरित्या कायमचे चालू राहू शकत नाही: गाभ्यामधील किरणोत्सर्गी घटकांचे साठे हळूहळू नाहीसे होत आहेत आणि तापमान राखण्यासाठी यापुढे काहीही राहणार नाही.

थंडी पडत आहे!

खरं तर, शीतकरण प्रक्रिया खूप पूर्वीपासून सुरू झाली आहे, परंतु ती अत्यंत हळू चालते - प्रति शतकाच्या काही अंशाने. ढोबळ अंदाजानुसार, गाभा पूर्णपणे थंड होण्याआधी किमान 1 अब्ज वर्षे निघून जातील आणि त्यातील रासायनिक आणि इतर प्रतिक्रिया थांबतील.

लहान उत्तर:पृथ्वी, आणि विशेषतः पृथ्वीचा गाभा, एक स्वयंपूर्ण यंत्र आहे जे स्वतःला गरम करते. ग्रहाचे संपूर्ण वस्तुमान त्याच्या केंद्रावर दाबते, अभूतपूर्व दाब निर्माण करते आणि त्याद्वारे किरणोत्सर्गी घटकांच्या क्षय प्रक्रियेस चालना मिळते, परिणामी उष्णता सोडली जाते.

लोकांनी पृथ्वी भरली. आम्ही जमिनी जिंकल्या, हवेतून उड्डाण केले, समुद्राच्या खोलीत डुबकी मारली. आम्ही चंद्रालाही भेट दिली. पण आपण ग्रहाच्या मुळाशी कधीच गेलो नाही. आम्ही त्याच्या जवळही गेलो नाही. पृथ्वीचा मध्य बिंदू 6,000 किलोमीटर खाली आहे आणि गाभ्याचा सर्वात दूरचा भाग देखील आपल्या पायाखाली 3,000 किलोमीटर आहे. आम्ही पृष्ठभागावर केलेले सर्वात खोल छिद्र आहे, आणि तरीही ते पृथ्वीच्या अगदी 12.3 किलोमीटर खोलवर जाते.

पृथ्वीवरील सर्व ज्ञात घटना पृष्ठभागाच्या अगदी जवळ घडतात. ज्वालामुखीतून बाहेर पडणारा लावा प्रथम कित्येकशे किलोमीटर खोलीवर वितळतो. हिरे देखील, ज्यांना तयार होण्यासाठी प्रचंड उष्णता आणि दबाव आवश्यक असतो, ते 500 किलोमीटरपेक्षा जास्त खोल नसलेल्या खडकांमध्ये जन्माला येतात.

खाली सर्व काही गूढ आहे. अप्राप्य वाटते. आणि तरीही आम्हाला आमच्या गाभ्याबद्दल बऱ्याच मनोरंजक गोष्टी माहित आहेत. कोट्यवधी वर्षांपूर्वी ते कसे तयार झाले याची आपल्याला काही कल्पना आहे - हे सर्व एका भौतिक नमुन्याशिवाय. आपण पृथ्वीच्या गाभ्याबद्दल इतके जाणून घेण्यास कसे व्यवस्थापित केले?

पहिली पायरी म्हणजे पृथ्वीच्या वस्तुमानाचा काळजीपूर्वक विचार करणे, असे यूकेमधील केंब्रिज विद्यापीठाचे सायमन रेडफर्न म्हणतात. ग्रहाच्या गुरुत्वाकर्षणाचा पृष्ठभागावरील वस्तूंवर होणारा परिणाम पाहून आपण पृथ्वीच्या वस्तुमानाचा अंदाज लावू शकतो. असे दिसून आले की पृथ्वीचे वस्तुमान 5.9 सेक्स्टिलियन टन आहे: ते 59 आणि त्यानंतर वीस शून्य आहेत.

परंतु पृष्ठभागावर अशा वस्तुमानाचे कोणतेही चिन्ह नाही.

"पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील सामग्रीची घनता संपूर्ण पृथ्वीच्या सरासरी घनतेपेक्षा खूपच कमी आहे, जी आपल्याला सांगते की तेथे काहीतरी घनता आहे," रेडफर्न म्हणतात. "हे पहिले आहे."

मूलत:, पृथ्वीचे बहुतेक वस्तुमान ग्रहाच्या मध्यभागी स्थित असावे. पुढची पायरी म्हणजे कोर कोणत्या जड सामग्रीपासून बनलेला आहे हे शोधणे. आणि त्यात जवळजवळ संपूर्णपणे लोह असते. 80% गाभा लोह आहे, परंतु अचूक आकृती पाहणे बाकी आहे.

याचा मुख्य पुरावा म्हणजे आपल्या सभोवतालच्या विश्वातील लोहाचे प्रचंड प्रमाण. हे आपल्या आकाशगंगेतील दहा सर्वात विपुल घटकांपैकी एक आहे आणि सामान्यतः उल्कापिंडांमध्ये देखील आढळते. या सर्वांसह, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर अपेक्षेपेक्षा खूपच कमी लोह आहे. सिद्धांतानुसार, 4.5 अब्ज वर्षांपूर्वी जेव्हा पृथ्वीची निर्मिती झाली तेव्हा भरपूर लोह गाभ्यापर्यंत वाहून गेले.

बहुतेक वस्तुमान तेथे केंद्रित आहे, म्हणजे लोह तेथे असावे. सामान्य परिस्थितीत लोह देखील तुलनेने घनतेचा घटक आहे आणि पृथ्वीच्या गाभ्यामध्ये तीव्र दाबाने ते आणखी घनता असेल. लोखंडी कोर सर्व गहाळ वस्तुमानासाठी जबाबदार असू शकतो.

पण थांब. प्रथम स्थानावर लोखंड कसे संपले? लोखंडाला कसे तरी आकर्षित केले पाहिजे - अक्षरशः - पृथ्वीच्या मध्यभागी. पण आता तसे होताना दिसत नाही.

पृथ्वीचा उर्वरित बहुतेक भाग खडकांपासून बनलेला आहे - सिलिकेट - आणि वितळलेल्या लोखंडाला त्यांच्यामधून जाण्यास त्रास होतो. ज्याप्रमाणे स्निग्ध पृष्ठभागावर पाण्याचे थेंब तयार होतात, त्याचप्रमाणे लोह लहान जलाशयांमध्ये गोळा होते, पसरण्यास आणि गळती करण्यास नकार देते.

2013 मध्ये स्टॅनफोर्ड विद्यापीठाच्या वेंडी माओ आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी एक संभाव्य उपाय शोधला होता. जेव्हा लोखंड आणि सिलिकेट पृथ्वीच्या खोलवर तीव्र दबावाखाली येतात तेव्हा काय होते याबद्दल त्यांना आश्चर्य वाटले.

हिरे वापरून दोन्ही पदार्थ घट्ट पिळून, शास्त्रज्ञांना सिलिकेटमधून वितळलेले लोखंड जबरदस्तीने बाहेर काढता आले. माओ म्हणतात, “या दाबामुळे लोहाच्या सिलिकेट्सच्या परस्परसंवादाच्या गुणधर्मात लक्षणीय बदल होतो. - उच्च दाबाने, "वितळणारे नेटवर्क" तयार होते.

हे असे सूचित करू शकते की लोखंड हळूहळू पृथ्वीच्या खडकांमधून कोट्यवधी वर्षांमध्ये कोरपर्यंत पोहोचले.

या टप्प्यावर तुम्ही विचारू शकता: आम्हाला कर्नलचा आकार प्रत्यक्षात कसा कळेल? वैज्ञानिकांचा असा विश्वास का आहे की ते 3000 किलोमीटर दूर सुरू होते? एकच उत्तर आहे: भूकंपशास्त्र.

जेव्हा भूकंप होतो तेव्हा तो संपूर्ण ग्रहावर शॉक लाटा पाठवतो. भूकंपशास्त्रज्ञ या कंपनांची नोंद करतात. हे असे आहे की आपण एका विशाल हातोड्याने ग्रहाच्या एका बाजूला मारत आहोत आणि दुसऱ्या बाजूला आवाज ऐकत आहोत.

रेडफर्न म्हणतात, “1960 च्या दशकात चिलीमध्ये भूकंप झाला होता, ज्याने आम्हाला मोठ्या प्रमाणात डेटा दिला होता.” "पृथ्वीभोवती असलेल्या प्रत्येक भूकंप केंद्राने या भूकंपाचे धक्के नोंदवले आहेत."

ही कंपने ज्या मार्गाने घेतात त्यानुसार, ते पृथ्वीच्या वेगवेगळ्या भागांतून जातात आणि दुसऱ्या टोकाला ते कोणता "ध्वनी" काढतात यावर त्याचा परिणाम होतो.

भूकंपशास्त्राच्या इतिहासाच्या सुरुवातीच्या काळात, काही दोलन गहाळ झाल्याचे स्पष्ट झाले. या “एस-वेव्ह” एका टोकापासून उगम पावल्यानंतर पृथ्वीच्या दुसऱ्या टोकाला दिसणे अपेक्षित होते, परंतु त्या दिसल्या नाहीत. याचे कारण सोपे आहे. एस-लहरी घन पदार्थांमधून फिरतात आणि द्रवमधून प्रवास करू शकत नाहीत.

त्यांना पृथ्वीच्या मध्यभागी काहीतरी वितळलेले आढळले असावे. एस-लहरींच्या मार्गांचे मॅपिंग करून, शास्त्रज्ञांनी निष्कर्ष काढला की सुमारे 3,000 किलोमीटर खोलीवर, खडक द्रव बनतात. हे देखील सूचित करते की संपूर्ण कोर वितळलेला आहे. पण भूकंपशास्त्रज्ञांना या कथेत आणखी एक आश्चर्य वाटले.

1930 च्या दशकात, डॅनिश भूकंपशास्त्रज्ञ इंगे लेहमन यांनी शोधून काढले की आणखी एक प्रकारचा तरंग, पी-वेव्ह, अनपेक्षितपणे गाभ्यामधून जातो आणि ग्रहाच्या दुसऱ्या बाजूला आढळून आला. ताबडतोब असे गृहीत धरले की कोर दोन स्तरांमध्ये विभागला गेला होता. "आतील" कोर, जो 5,000 किलोमीटर खाली सुरू होतो, घन होता. फक्त "बाह्य" कोर वितळला आहे.

लेहमनच्या कल्पनेला 1970 मध्ये पुष्टी मिळाली, जेव्हा अधिक संवेदनशील सिस्मोग्राफने दर्शविले की पी लहरी खरोखरच कोरमधून प्रवास करतात आणि काही प्रकरणांमध्ये, विशिष्ट कोनांवरून प्रतिबिंबित होतात. ते ग्रहाच्या दुसऱ्या बाजूला संपतात यात आश्चर्य नाही.

हे केवळ भूकंप नाही जे पृथ्वीवरून शॉक लाटा पाठवतात. खरं तर, भूकंपशास्त्रज्ञांना अण्वस्त्रांच्या विकासासाठी खूप कर्ज आहे.

आण्विक स्फोटामुळे जमिनीवर लाटा देखील निर्माण होतात, म्हणूनच राज्ये अण्वस्त्र चाचणी दरम्यान मदतीसाठी भूकंपशास्त्रज्ञांकडे वळतात. शीतयुद्धाच्या काळात हे अत्यंत महत्त्वाचे होते, त्यामुळे लेहमनसारख्या भूकंपशास्त्रज्ञांना खूप पाठिंबा मिळाला.

प्रतिस्पर्धी देश एकमेकांच्या आण्विक क्षमतेबद्दल शिकत होते आणि त्याच वेळी, आम्ही पृथ्वीच्या गाभ्याबद्दल अधिकाधिक शिकत होतो. आजही अणुस्फोट शोधण्यासाठी भूकंपशास्त्राचा वापर केला जातो.

आता आपण पृथ्वीच्या संरचनेचे ढोबळ चित्र काढू शकतो. एक वितळलेला बाह्य कोर आहे जो ग्रहाच्या मध्यभागी सुमारे अर्धा रस्ता सुरू होतो आणि त्याच्या आत अंदाजे 1,220 किलोमीटर व्यासाचा एक घन आतील गाभा आहे.

यामुळे प्रश्न कमी होत नाहीत, विशेषत: आतील गाभ्याच्या विषयावर. उदाहरणार्थ, किती गरम आहे? हे शोधणे इतके सोपे नव्हते आणि शास्त्रज्ञ बर्याच काळापासून त्यांचे डोके खाजवत आहेत, यूकेमधील युनिव्हर्सिटी कॉलेज लंडनमधील लिडुन्का वोकाडलो म्हणतात. आम्ही तेथे थर्मामीटर ठेवू शकत नाही, म्हणून प्रयोगशाळेच्या सेटिंगमध्ये आवश्यक दाब तयार करणे हा एकमेव पर्याय आहे.

सामान्य परिस्थितीत, लोह 1538 अंश तापमानात वितळते

2013 मध्ये, फ्रेंच शास्त्रज्ञांच्या गटाने आजपर्यंतचा सर्वोत्तम अंदाज तयार केला. त्यांनी शुद्ध लोखंडाच्या गाभ्यामध्ये जे आहे त्याच्या निम्म्या दाबाला अधीन केले आणि तेथून सुरुवात केली. कोरमध्ये शुद्ध लोहाचा वितळण्याचा बिंदू अंदाजे 6230 अंश आहे. इतर सामग्रीच्या उपस्थितीमुळे वितळण्याचा बिंदू थोडा कमी होऊ शकतो, 6000 अंशांपर्यंत. पण तरीही ते सूर्याच्या पृष्ठभागापेक्षा जास्त गरम आहे.

जॅकेट बटाट्याप्रमाणे, ग्रहाच्या निर्मितीपासून उरलेल्या उष्णतेमुळे पृथ्वीचा गाभा गरम राहतो. हे घनदाट पदार्थ हलवताना उद्भवणाऱ्या घर्षणातून तसेच किरणोत्सर्गी घटकांच्या क्षयातून उष्णता देखील काढते. ते दर अब्ज वर्षांनी 100 अंश सेल्सिअसने थंड होते.

हे तापमान जाणून घेणे उपयुक्त आहे कारण कंपने ज्या गतीने गाभ्यामधून प्रवास करतात त्यावर त्याचा परिणाम होतो. आणि हे सोयीस्कर आहे, कारण या कंपनांमध्ये काहीतरी विचित्र आहे. पी-वेव्ह आतील गाभ्यातून आश्चर्यकारकपणे हळूहळू प्रवास करतात - जर ते शुद्ध लोखंडापासून बनवलेले असेल तर त्यापेक्षा हळू.

"भूकंपशास्त्रज्ञांनी भूकंपामध्ये मोजलेल्या लहरींचा वेग हा प्रयोग किंवा संगणकीय गणना दर्शविलेल्यापेक्षा खूपच कमी आहे," वोकाडलो म्हणतात. "हे का आहे हे अद्याप कोणालाही माहित नाही."

वरवर पाहता लोखंडामध्ये आणखी एक सामग्री मिसळली आहे. शक्यतो निकेल. परंतु शास्त्रज्ञांनी भूकंपाच्या लाटा लोखंड-निकेल मिश्रधातूमधून कशाप्रकारे जाव्यात याची गणना केली आणि ते निरीक्षणांमध्ये बसू शकले नाहीत.

व्होकाडलो आणि तिचे सहकारी आता गंधक आणि सिलिकॉनसारखे इतर घटक गाभ्यामध्ये असण्याची शक्यता पाहत आहेत. आत्तापर्यंत, आतील गाभ्याच्या रचनेचा सिद्धांत कोणीही मांडू शकला नाही जो सर्वांना संतुष्ट करेल. सिंड्रेला समस्या: जोडा कोणालाही बसत नाही. वोकाडलो कॉम्प्युटरवर आतील मूळ सामग्रीवर प्रयोग करण्याचा प्रयत्न करत आहे. भूकंपाच्या लाटा योग्य प्रमाणात कमी करणाऱ्या सामग्री, तापमान आणि दाब यांचे मिश्रण शोधण्याची तिला आशा आहे.

ती म्हणते की आतील गाभा जवळजवळ वितळण्याच्या टप्प्यावर आहे हे रहस्य असू शकते. परिणामी, सामग्रीचे अचूक गुणधर्म पूर्णपणे घन पदार्थापेक्षा वेगळे असू शकतात. हे देखील स्पष्ट करू शकते की भूकंपाच्या लाटा अपेक्षेपेक्षा कमी का जातात.

व्होकाडलो म्हणतात, “जर हा परिणाम खरा असेल तर, आम्ही भूकंपशास्त्राच्या परिणामांशी खनिज भौतिकशास्त्राचे परिणाम जुळवू शकतो. "लोक अजून ते करू शकत नाहीत."

पृथ्वीच्या गाभ्याशी संबंधित अनेक रहस्ये अजूनही आहेत ज्यांची उकल होणे बाकी आहे. परंतु या अकल्पनीय खोलात डुबकी मारण्यात अक्षम, शास्त्रज्ञ आपल्या हजारो किलोमीटर खाली काय आहे हे शोधण्याचा पराक्रम साधत आहेत. पृथ्वीच्या अंतर्भागातील लपलेल्या प्रक्रियांचा अभ्यास करणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे. पृथ्वीवर एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र आहे जे त्याच्या अर्धवट वितळलेल्या गाभ्यामुळे निर्माण होते. वितळलेल्या गाभ्याची सतत हालचाल ग्रहाच्या आत एक विद्युत प्रवाह निर्माण करते आणि यामुळे, एक चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते जे अंतराळापर्यंत पसरते.

हे चुंबकीय क्षेत्र आपल्याला हानिकारक सौर विकिरणांपासून वाचवते. जर पृथ्वीचा गाभा जसा आहे तसा नसता तर चुंबकीय क्षेत्र नसते आणि आपल्याला त्याचा गंभीर त्रास होतो. आपल्यापैकी कोणीही आपल्या स्वतःच्या डोळ्यांनी कोर पाहण्यास सक्षम असेल हे संभव नाही, परंतु ते तेथे आहे हे जाणून घेणे चांगले आहे.

पृथ्वीच्या गाभ्यामध्ये दोन थरांचा समावेश आहे ज्यामध्ये त्यांच्या दरम्यान सीमा क्षेत्र आहे: कोरचा बाह्य द्रव शेल 2266 किलोमीटरच्या जाडीपर्यंत पोहोचतो, त्याखाली एक मोठा दाट कोर आहे, ज्याचा व्यास 1300 किमीपर्यंत पोहोचण्याचा अंदाज आहे. संक्रमण झोनमध्ये एकसमान नसलेली जाडी असते आणि ती हळूहळू आतील गाभ्यात बदलून कठोर होते. वरच्या थराच्या पृष्ठभागावर, तापमान सुमारे 5960 अंश सेल्सिअस असते, जरी हा डेटा अंदाजे मानला जातो.

बाह्य कोरची अंदाजे रचना आणि त्याचे निर्धारण करण्याच्या पद्धती

पृथ्वीच्या गाभ्याच्या अगदी बाह्य थराच्या रचनेबद्दल अजूनही फारच कमी माहिती आहे, कारण अभ्यासासाठी नमुने मिळवणे शक्य नाही. आपल्या ग्रहाचा बाह्य गाभा बनवणारे मुख्य घटक म्हणजे लोह आणि निकेल. उल्कापिंडांच्या रचनेचे विश्लेषण केल्यामुळे शास्त्रज्ञ या गृहीतकांवर आले, कारण अवकाशातील भटके हे लघुग्रह आणि इतर ग्रहांच्या केंद्रकांचे तुकडे आहेत.

असे असले तरी, रासायनिक रचनेत उल्कापिंड पूर्णपणे एकसारखे मानले जाऊ शकत नाहीत, कारण मूळ वैश्विक शरीरे पृथ्वीपेक्षा आकाराने खूपच लहान होती. बर्याच संशोधनानंतर, शास्त्रज्ञ या निष्कर्षापर्यंत पोहोचले की अणु पदार्थाचा द्रव भाग सल्फरसह इतर घटकांसह अत्यंत पातळ आहे. हे लोह-निकेल मिश्र धातुंच्या तुलनेत त्याची कमी घनता स्पष्ट करते.

ग्रहाच्या बाहेरील गाभ्यावर काय होते?

आवरणाच्या सीमेवर असलेल्या गाभ्याचा बाह्य पृष्ठभाग विषम आहे. शास्त्रज्ञांनी असे सुचवले आहे की त्याची जाडी भिन्न आहे, ज्यामुळे एक प्रकारचा अंतर्गत आराम मिळतो. हे विषम खोल पदार्थांच्या सतत मिश्रणाने स्पष्ट केले आहे. ते रासायनिक रचनेत भिन्न आहेत आणि त्यांची घनता देखील भिन्न आहे, म्हणून कोर आणि आवरण यांच्यातील सीमेची जाडी 150 ते 350 किमी पर्यंत बदलू शकते.

मागील वर्षांच्या विज्ञान कथा लेखकांनी त्यांच्या कृतींमध्ये खोल गुहा आणि भूमिगत पॅसेजमधून पृथ्वीच्या मध्यभागी केलेल्या प्रवासाचे वर्णन केले आहे. हे खरंच शक्य आहे का? अरेरे, कोरच्या पृष्ठभागावरील दाब 113 दशलक्ष वातावरणापेक्षा जास्त आहे. याचा अर्थ असा आहे की आच्छादनाच्या जवळ येण्याच्या टप्प्यावरही कोणतीही गुहा घट्टपणे "बंद" केलेली असते. हे स्पष्ट करते की आपल्या ग्रहावर किमान 1 किमीपेक्षा खोल गुहा का नाहीत.

न्यूक्लियसच्या बाहेरील थराचा अभ्यास कसा करावा?

शास्त्रज्ञ भूकंपाच्या क्रियाकलापांचे निरीक्षण करून गाभा कसा दिसतो आणि त्यात काय समाविष्ट आहे हे ठरवू शकतात. उदाहरणार्थ, असे आढळून आले की चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाखाली बाह्य आणि आतील थर वेगवेगळ्या दिशेने फिरतात. पृथ्वीचा गाभा डझनभर न सुटलेली रहस्ये लपवून ठेवतो आणि नवीन मूलभूत शोधांची वाट पाहत असतो.