Yerning yadrosi qanday shakllangan: sayyoramizning tuzilishi. Yer yadrosining shakllanishi Yer yadrosi eng issiq va eng zich hisoblanadi

Kalitlaringizni erigan lava oqimiga tashlaganingizda, ular bilan xayrlashing, chunki, do'stim, ular hamma narsadir.
- Jek Handi

Bizning sayyoramizga qarasangiz, uning yuzasining 70% suv bilan qoplanganini sezasiz.

Nega bunday bo'lganini hammamiz bilamiz: chunki Yer okeanlari quruqlikni tashkil etuvchi toshlar va tuproqlar ustida suzib yuradi. Kamroq zichroq jismlar quyida cho'kayotgan zichroq jismlar ustida suzib yuradigan suzib yuruvchilik tushunchasi okeanlardan ham ko'proq narsani tushuntiradi.

Muzning suvda suzishini, atmosferada geliy sharining ko'tarilishini va toshlarning ko'lga cho'kishini tushuntiruvchi xuddi shu tamoyil Yer sayyorasi qatlamlari nima uchun ular shunday joylashishini tushuntiradi.

Yerning eng zich qismi bo'lgan atmosfera suv okeanlari ustida suzib yuradi, ular Yerning eng zich qismiga botib ketmaydigan zichroq mantiya ustida joylashgan Yer qobig'i ustida suzib yuradi: qobiq.

Ideal holda, Yerning eng barqaror holati, piyoz kabi qatlamlarga ideal tarzda taqsimlangan, markazda eng zich elementlar joylashgan va siz tashqariga qarab harakatlanayotganda, har bir keyingi qatlam kamroq zich elementlardan iborat bo'ladi. Va har bir zilzila, aslida, sayyorani shu holatga olib boradi.

Va bu nafaqat Yerning, balki barcha sayyoralarning tuzilishini tushuntiradi, agar bu elementlar qaerdan kelganini eslasangiz.

Koinot yosh bo'lganida - bir necha daqiqalik yoshda - faqat vodorod va geliy mavjud edi. Yulduzlarda tobora og'irroq elementlar paydo bo'ldi va faqat bu yulduzlar o'lgandan keyingina og'irroq elementlar koinotga qochib, yulduzlarning yangi avlodlari paydo bo'lishiga imkon berdi.

Ammo bu safar bu barcha elementlarning aralashmasi - nafaqat vodorod va geliy, balki uglerod, azot, kislorod, kremniy, magniy, oltingugurt, temir va boshqalar - nafaqat yulduzni, balki bu yulduz atrofida protoplanetar diskni ham hosil qiladi.

Shakllanayotgan yulduz ichidagi bosim engilroq elementlarni tashqariga chiqarib yuboradi va tortishish diskdagi nosimmetrikliklar yiqilib, sayyoralarni hosil qiladi.

Quyosh tizimiga kelsak, to'rtta ichki dunyo tizimdagi barcha sayyoralar ichida eng zich joylashgan. Merkuriy eng zich elementlardan iborat bo'lib, ular ko'p miqdorda vodorod va geliyni ushlab turolmaydi.

Quyoshdan massivroq va uzoqroq bo'lgan boshqa sayyoralar (shuning uchun uning nurlanishini kamroq qabul qiladigan) ushbu o'ta engil elementlarni ko'proq ushlab turishga muvaffaq bo'lishdi - gaz gigantlari shunday shakllangan.

Erdagi kabi barcha olamlarda o'rtacha eng zich elementlar yadroda to'plangan va engil elementlar uning atrofida tobora kamroq zichroq qatlamlarni hosil qiladi.

Eng barqaror element va o'ta yangi yulduzlarning chekkasida ko'p miqdorda yaratilgan eng og'ir element bo'lgan temir er yadrosida eng ko'p tarqalgan element bo'lishi ajablanarli emas. Ammo, ehtimol, ajablanarlisi shundaki, qattiq yadro va qattiq mantiya o'rtasida qalinligi 2000 km dan ortiq bo'lgan suyuq qatlam yotadi: Yerning tashqi yadrosi.

Yer sayyora massasining 30% ni o'z ichiga olgan qalin suyuqlik qatlamiga ega! Va biz uning mavjudligini juda aqlli usul yordamida bilib oldik - zilzilalar natijasida paydo bo'lgan seysmik to'lqinlar tufayli!

Zilzilada ikki turdagi seysmik to'lqinlar tug'iladi: asosiy siqilish to'lqini, P-to'lqini deb nomlanuvchi, uzunlamasına yo'l bo'ylab harakatlanadi.

va dengiz yuzasidagi to'lqinlarga o'xshash S to'lqini deb nomlanuvchi ikkinchi siljish to'lqini.

Dunyo bo'ylab seysmik stansiyalar P va S to'lqinlarini yig'ishga qodir, lekin S to'lqinlari suyuqlik orqali o'tmaydi va P to'lqinlari nafaqat suyuqlik orqali o'tadi, balki sinadi!

Natijada, Yerning suyuq tashqi yadrosi borligini tushunishimiz mumkin, uning tashqarisida qattiq mantiya, ichida esa qattiq ichki yadro bor! Aynan shuning uchun ham Yer yadrosi eng og'ir va eng zich elementlarni o'z ichiga oladi va biz tashqi yadro suyuq qatlam ekanligini shu tarzda bilamiz.

Lekin nima uchun tashqi yadro suyuq? Barcha elementlar singari, temirning holati, qattiq, suyuq, gaz yoki boshqa bo'ladimi, uning bosimi va haroratiga bog'liq.

Temir siz o'rganib qolgan ko'pchilikka qaraganda murakkabroq element. Albatta, grafikda ko'rsatilganidek, u turli xil kristalli qattiq fazalarga ega bo'lishi mumkin, ammo biz oddiy bosimlarga qiziqmaymiz. Biz bosim dengiz sathidan million marta kattaroq bo'lgan er yadrosiga tushmoqdamiz. Bunday yuqori bosimlar uchun faza diagrammasi qanday ko'rinadi?

Ilm-fanning go'zalligi shundaki, agar sizda savolga darhol javob bo'lmasa ham, kimdir javobga olib kelishi mumkin bo'lgan tadqiqotni allaqachon qilgan bo'lishi mumkin! Bu holatda, 2001 yilda Arens, Kollinz va Chen bizning savolimizga javob topdilar.

Diagrammada 120 GPa gacha bo'lgan ulkan bosim ko'rsatilgan bo'lsa-da, atmosfera bosimi atigi 0,0001 GPa ekanligini, ichki yadrodagi bosim esa 330-360 GPa ga etishini yodda tutish kerak. Yuqori qattiq chiziq erituvchi temir (yuqori) va qattiq temir (pastki) o'rtasidagi chegarani ko'rsatadi. Eng oxiridagi qattiq chiziq qanday keskin yuqoriga burilishini payqadingizmi?

Temirning 330 GPa bosimda erishi uchun quyosh yuzasida hukmronlik qiladigan harorat bilan taqqoslanadigan juda katta harorat talab qilinadi. Pastroq bosimdagi bir xil haroratlar temirni suyuq holatda, yuqori bosimlarda esa qattiq holatda osongina ushlab turadi. Bu Yerning yadrosi nuqtai nazaridan nimani anglatadi?

Bu shuni anglatadiki, Yer sovishi bilan uning ichki harorati pasayadi, lekin bosim o'zgarishsiz qoladi. Ya'ni, Yerning paydo bo'lishi paytida, ehtimol, butun yadro suyuq edi va u sovib ketganda, ichki yadro o'sib boradi! Va bu jarayonda qattiq temir suyuq temirga qaraganda yuqori zichlikka ega bo'lganligi sababli, Yer asta-sekin qisqaradi, bu esa zilzilaga olib keladi!

Shunday qilib, Yerning yadrosi suyuq, chunki u temirni eritish uchun etarlicha issiq, lekin faqat bosim darajasi past bo'lgan hududlarda. Yer qarib, sovib borgani sari, ko'proq yadro qattiq bo'lib qoladi va shuning uchun Yer biroz qisqaradi!

Agar biz kelajakka uzoq nazar tashlamoqchi bo'lsak, Merkuriyda kuzatilgan xususiyatlar bilan bir xil xususiyatlar paydo bo'lishini kutishimiz mumkin.

Merkuriy kichik o'lchamlari tufayli allaqachon sovigan va sezilarli darajada qisqargan va sovutish tufayli siqilish zarurati tufayli paydo bo'lgan yuzlab kilometr uzunlikdagi yoriqlar mavjud.

Xo'sh, nima uchun Yerning suyuq yadrosi bor? Chunki u hali sovib qolmagan. Va har bir zilzila Yerning so'nggi, sovigan va to'liq qattiq holatiga kichik yondashuvidir. Ammo tashvishlanmang, o'sha daqiqadan ancha oldin Quyosh portlaydi va siz bilgan har bir kishi juda uzoq vaqt davomida o'lib qoladi.

Yer Quyosh tizimining boshqa jismlari bilan birga sovuq gaz va chang bulutidan uning zarrachalarining to'planishi natijasida hosil bo'lgan. Sayyora paydo bo'lgandan so'ng, uning rivojlanishining mutlaqo yangi bosqichi boshlandi, bu fanda odatda pre-geologik deb ataladi.
Davrning nomi o'tmishdagi jarayonlarning eng qadimgi dalillari - magmatik yoki vulqon jinslari - 4 milliard yildan oshmaganligi bilan bog'liq. Bugungi kunda ularni faqat olimlar o'rganishi mumkin.
Yer rivojlanishining geologikgacha bo'lgan bosqichi hali ham ko'plab sirlarga to'la. U 0,9 milliard yillik davrni o'z ichiga oladi va gazlar va suv bug'lari ajralib chiqishi bilan sayyorada keng tarqalgan vulqonizm bilan tavsiflanadi. Aynan shu vaqtda Yerning asosiy qobiqlari - yadro, mantiya, qobiq va atmosferaga ajralish jarayoni boshlandi. Taxminlarga ko'ra, bu jarayon sayyoramizni kuchli meteorit bombardimon qilish va uning alohida qismlari erishi bilan qo'zg'atgan.
Yer tarixidagi asosiy voqealardan biri uning ichki yadrosining shakllanishi edi. Bu, ehtimol, sayyora rivojlanishining geologik oldingi bosqichida, barcha moddalar ikkita asosiy geosfera - yadro va mantiyaga bo'linganida sodir bo'lgan.
Afsuski, er yadrosining shakllanishi haqida jiddiy ilmiy ma'lumotlar va dalillar bilan tasdiqlanadigan ishonchli nazariya hali mavjud emas. Yerning yadrosi qanday shakllangan? Olimlar bu savolga javob berish uchun ikkita asosiy farazni taklif qilishadi.
Birinchi versiyaga ko'ra, Yer paydo bo'lgandan keyin darhol materiya bir hil edi.
U butunlay bugungi kunda meteoritlarda kuzatilishi mumkin bo'lgan mikrozarralardan iborat edi. Ammo ma'lum bir vaqtdan so'ng, bu birlamchi bir hil massa og'ir yadroga bo'lindi, unga barcha temir oqib tushdi va engilroq silikat mantiya. Boshqacha qilib aytganda, erigan temir tomchilari va ular bilan birga kelgan og'ir kimyoviy birikmalar sayyoramizning markaziga joylashdi va u erda bugungi kungacha erigan holda saqlanib qolgan yadro hosil qildi. Og'ir elementlar Yerning markaziga moyil bo'lganda, engil shlaklar, aksincha, yuqoriga - sayyoramizning tashqi qatlamlariga suzib bordi. Bugungi kunda bu yorug'lik elementlari yuqori mantiya va qobiqni tashkil qiladi.
Nega materiyaning bunday farqlanishi sodir bo'ldi? Taxminlarga ko'ra, uning paydo bo'lishi jarayoni tugagandan so'ng, Yer birinchi navbatda zarrachalarning tortishish to'planishi paytida ajralib chiqadigan energiya, shuningdek, alohida kimyoviy moddalarning radioaktiv parchalanish energiyasi tufayli jadal isinishni boshladi. elementlar.
Sayyoraning qo'shimcha isishi va temir-nikel qotishmasi hosil bo'lishi, uning sezilarli o'ziga xos tortishish kuchi tufayli asta-sekin Yerning markaziga cho'kib ketgan, taxmin qilingan meteorit bombardimoniga yordam berdi.
Biroq, bu gipoteza ba'zi qiyinchiliklarga duch keladi. Masalan, temir-nikel qotishmasi, hatto suyuq holatda ham, ming kilometrdan ko'proq pastga tushib, sayyora yadrosi mintaqasiga qanday etib borishi to'liq aniq emas.
Ikkinchi farazga koʻra, Yer yadrosi sayyora yuzasi bilan toʻqnashgan temir meteoritlardan hosil boʻlgan va keyinchalik u tosh meteoritlarning silikat qobigʻi bilan toʻlib-toshgan va mantiyani hosil qilgan.

Bu gipotezada jiddiy kamchilik bor. Bunday holda, kosmosda temir va tosh meteoritlar alohida bo'lishi kerak. Zamonaviy tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, temir meteoritlari faqat katta bosim ostida parchalanib ketgan sayyora tubida, ya'ni bizning Quyosh tizimimiz va barcha sayyoralar paydo bo'lgandan keyin paydo bo'lishi mumkin edi.
Birinchi versiya mantiqiyroq ko'rinadi, chunki u Yer yadrosi va mantiya o'rtasidagi dinamik chegarani ta'minlaydi. Bu shuni anglatadiki, ular orasidagi materiyaning bo'linish jarayoni sayyorada juda uzoq vaqt davom etishi va shu bilan Yerning keyingi evolyutsiyasiga katta ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Shunday qilib, agar biz sayyora yadrosining shakllanishi haqidagi birinchi gipotezani asos qilib oladigan bo'lsak, materiyaning differensiallanish jarayoni taxminan 1,6 milliard yil davom etgan. Gravitatsion differentsiatsiya va radioaktiv parchalanish tufayli moddalarning ajralishi ta'minlandi.
Og'ir elementlar faqat shu qadar chuqurlikka cho'kdiki, uning ostida modda shu qadar yopishqoq ediki, temir endi cho'kmaydi. Bu jarayon natijasida eritilgan temir va uning oksididan juda zich va ogʻir halqasimon qatlam hosil boʻlgan. U sayyoramizning dastlabki yadrosining engilroq materiali ustida joylashgan edi. Keyinchalik, Yerning markazidan engil silikat moddasi siqib chiqarildi. Bundan tashqari, u ekvatorga ko'chirildi, bu sayyora assimetriyasining boshlanishini belgilagan bo'lishi mumkin.
Taxminlarga ko'ra, Yerning temir yadrosi shakllanishi paytida sayyora hajmining sezilarli darajada pasayishi sodir bo'lgan, buning natijasida uning yuzasi endi qisqargan. Er yuzasiga "suzuvchi" yorug'lik elementlari va ularning birikmalari yupqa birlamchi qobiqni hosil qilgan, u barcha er sayyoralari kabi vulqon bazaltlaridan iborat bo'lib, qalin cho'kindi qatlami bilan qoplangan.
Biroq, yer yadrosi va mantiyaning shakllanishi bilan bog'liq o'tmishdagi jarayonlarning jonli geologik dalillarini topish mumkin emas. Yuqorida aytib o'tilganidek, Yer sayyorasidagi eng qadimgi jinslarning yoshi taxminan 4 milliard yil. Katta ehtimol bilan, sayyora evolyutsiyasining boshida, yuqori harorat va bosim ta'sirida, birlamchi bazaltlar metamorflangan, erigan va bizga ma'lum bo'lgan granit-gneys jinslariga aylangan.
Ehtimol, Yer rivojlanishining dastlabki bosqichlarida shakllangan sayyoramizning yadrosi nimadan iborat? U tashqi va ichki qobiqlardan iborat. Ilmiy taxminlarga ko'ra, 2900-5100 km chuqurlikda o'zining fizik xususiyatlariga ko'ra suyuqlikka yaqin bo'lgan tashqi yadro mavjud.
Tashqi yadro elektr tokini yaxshi o'tkazadigan eritilgan temir va nikel oqimidir. Olimlar yer magnit maydonining kelib chiqishini aynan shu yadro bilan bog‘lashadi. Yerning markaziga qolgan 1270 km masofani 80% temir va 20% kremniy dioksididan tashkil topgan ichki yadro egallaydi.
Ichki yadro qattiq va issiq. Agar tashqi mantiya bilan bevosita bog'langan bo'lsa, unda Yerning ichki yadrosi o'z-o'zidan mavjud. Uning qattiqligi, yuqori haroratga qaramay, sayyora markazidagi 3 million atmosferaga etishi mumkin bo'lgan ulkan bosim bilan ta'minlanadi.
Natijada ko'pgina kimyoviy elementlar metall holatga aylanadi. Shuning uchun hatto Yerning ichki yadrosi metall vodoroddan iborat degan fikr ham paydo bo'ldi.
Zich ichki yadro sayyoramiz hayotiga jiddiy ta'sir ko'rsatadi. Unda sayyoralarning tortishish maydoni to'plangan bo'lib, u engil gaz qobiqlarini, Yerning gidrosfera va geosfera qatlamlarini tarqalishdan saqlaydi.
Ehtimol, bunday maydon, uning kimyoviy tarkibi va tuzilishi qanday bo'lishidan qat'i nazar, sayyora paydo bo'lganidan beri yadroga xos bo'lgan. Bu hosil bo'lgan zarrachalarning markazga qisqarishiga yordam berdi.
Shunga qaramay, yadroning kelib chiqishi va Yerning ichki tuzilishini o'rganish sayyoramiz geologik tarixini o'rganish bilan yaqindan shug'ullanadigan olimlar uchun eng dolzarb muammodir. Bu muammoning yakuniy yechimiga erishish uchun hali ko'p yo'l bor. Turli qarama-qarshiliklarga yo'l qo'ymaslik uchun zamonaviy fan yadro hosil bo'lish jarayoni Yerning paydo bo'lishi bilan bir vaqtda sodir bo'la boshlagan degan gipotezani qabul qildi.

Nima uchun er yadrosi sovib ketmadi va 4,5 milliard yil davomida taxminan 6000°C haroratgacha qizidi? Savol juda murakkab, bundan tashqari, fan 100% aniq va tushunarli javob bera olmaydi. Biroq, buning ob'ektiv sabablari bor.

Haddan tashqari maxfiylik

Er yadrosining haddan tashqari, ta'bir joiz bo'lsa, sirliligi ikki omil bilan bog'liq. Birinchidan, uning qanday, qachon va qanday sharoitda paydo bo'lganligini hech kim aniq bilmaydi - bu proto-erning shakllanishi paytida yoki shakllangan sayyora mavjudligining dastlabki bosqichlarida sodir bo'lgan - bularning barchasi katta sirdir. Ikkinchidan, er yadrosidan namunalar olish mutlaqo mumkin emas - uning nimadan iboratligini hech kim aniq bilmaydi. Bundan tashqari, yadro haqida bizga ma'lum bo'lgan barcha ma'lumotlar bilvosita usullar va modellar yordamida to'planadi.

Nima uchun Yerning yadrosi issiq bo'lib qoladi?

Yer yadrosi nima uchun bunchalik uzoq vaqt sovib ketmasligini tushunishga harakat qilish uchun avvalo uning isishiga nima sabab bo'lganini tushunishingiz kerak. Sayyoramizning ichki qismi, boshqa sayyoralar singari, ular turli zichlikdagi nisbatan aniq chegaralangan qatlamlarni ifodalaydi; Ammo bu har doim ham shunday emas edi: og'ir elementlar asta-sekin cho'kib, ichki va tashqi yadroni tashkil etdi, engil elementlar esa tepaga ko'tarilib, mantiya va er qobig'ini hosil qildi. Bu jarayon juda sekin davom etadi va issiqlik chiqishi bilan birga keladi. Biroq, bu isitishning asosiy sababi emas edi. Yerning butun massasi uning markaziga juda katta kuch bilan bosilib, taxminan 360 GPa (3,7 million atmosfera) fenomenal bosim hosil qiladi, buning natijasida temir-kremniy-nikel yadrosidagi uzoq umr ko'radigan radioaktiv elementlarning parchalanishi sodir bo'ladi. sodir bo'la boshladi, bu esa issiqlikning ulkan emissiyasi bilan birga keldi.

Isitishning qo'shimcha manbai - turli qatlamlar orasidagi ishqalanish natijasida hosil bo'lgan kinetik energiya (har bir qatlam bir-biridan mustaqil ravishda aylanadi): ichki yadro tashqi va tashqi mantiya bilan.

Sayyoraning ichki qismi (nisbatlar hurmat qilinmaydi). Uchta ichki qatlam orasidagi ishqalanish qo'shimcha isitish manbai bo'lib xizmat qiladi.

Yuqoridagilarga asoslanib, biz Yer va ayniqsa uning ichaklari o'zini o'zi isitadigan o'zini o'zi ta'minlaydigan mashinadir, degan xulosaga kelishimiz mumkin. Ammo bu tabiiy ravishda abadiy davom eta olmaydi: yadro ichidagi radioaktiv elementlarning zahiralari asta-sekin yo'q bo'lib ketadi va endi haroratni ushlab turadigan hech narsa bo'lmaydi.

Sovuyapti!

Darhaqiqat, sovutish jarayoni juda uzoq vaqt oldin boshlangan, ammo u juda sekin davom etadi - asrda bir daraja. Taxminiy hisob-kitoblarga ko'ra, yadro to'liq sovib, undagi kimyoviy va boshqa reaksiyalar to'xtaguncha kamida 1 milliard yil o'tadi.

Qisqa javob: Yer, xususan, er yadrosi o'zini o'zi isitadigan mashinadir. Sayyoraning butun massasi uning markazini bosib, fenomenal bosim hosil qiladi va shu bilan radioaktiv elementlarning parchalanish jarayonini qo'zg'atadi, buning natijasida issiqlik chiqariladi.

Odamlar Yerni to'ldirishdi. Biz yerlarni zabt etdik, havoda uchdik, okean tubiga sho'ng'idik. Biz hatto oyga tashrif buyurdik. Ammo biz hech qachon sayyoramizning o'zagida bo'lmaganmiz. Biz hatto unga yaqinlashmadik. Yerning markaziy nuqtasi 6000 kilometr pastda, hatto yadroning eng uzoq qismi ham oyog'imiz ostidan 3000 kilometr pastda joylashgan. Er yuzida biz yaratgan eng chuqur teshik bu va hatto u yerga 12,3 kilometr chuqurlikka kiradi.

Yer yuzidagi barcha ma'lum hodisalar yer yuzasiga yaqin sodir bo'ladi. Vulkanlardan otiladigan lava dastlab bir necha yuz kilometr chuqurlikda eriydi. Hatto hosil bo'lishi uchun haddan tashqari issiqlik va bosim talab qiladigan olmoslar ham 500 kilometr chuqurlikdagi toshlarda tug'iladi.

Quyida hamma narsa sir bilan qoplangan. Erishib bo'lmaydiganga o'xshaydi. Va shunga qaramay, biz yadromiz haqida juda ko'p qiziqarli narsalarni bilamiz. Hatto bizda uning milliardlab yillar oldin qanday paydo bo'lganligi haqida tasavvurga egamiz - barchasi bitta jismoniy namunasiz. Qanday qilib biz Yerning yadrosi haqida ko'p narsalarni o'rganishga muvaffaq bo'ldik?

Birinchi qadam - Yerning massasi haqida yaxshilab o'ylab ko'rish, deydi Buyuk Britaniyadagi Kembrij universitetidan Saymon Redfern. Biz sayyoraning tortishish kuchining sirtdagi jismlarga ta'sirini kuzatish orqali Yerning massasini taxmin qilishimiz mumkin. Ma'lum bo'lishicha, Yerning massasi 5,9 sekstillion tonnani tashkil qiladi: bu 59 dan keyin yigirma nolga teng.

Ammo sirtda bunday massaning belgisi yo'q.

"Yer yuzasidagi materialning zichligi butun Yerning o'rtacha zichligidan ancha past, bu bizga u erda zichroq narsa borligini bildiradi", deydi Redfern. "Bu birinchi."

Aslida, Yer massasining katta qismi sayyora markaziga to'g'ri kelishi kerak. Keyingi qadam, yadro qanday og'ir materiallardan tayyorlanganligini aniqlashdir. Va u deyarli butunlay temirdan iborat. Yadroning 80% temirdan iborat, ammo aniq raqamni aniqlash kerak.

Buning asosiy dalili - bizni o'rab turgan Olamdagi juda katta miqdordagi temirdir. Bu bizning galaktikamizdagi eng keng tarqalgan o'nta elementlardan biridir va odatda meteoritlarda ham uchraydi. Bularning barchasi bilan Yer yuzasida kutilganidan ancha kam temir bor. Nazariyaga ko'ra, Yer 4,5 milliard yil oldin paydo bo'lganida, yadroga juda ko'p temir quyilgan.

Massaning katta qismi u erda to'plangan, ya'ni temir u erda bo'lishi kerak. Temir ham oddiy sharoitda nisbatan zich element bo'lib, Yer yadrosida haddan tashqari bosim ostida u yanada zichroq bo'ladi. Temir yadro barcha etishmayotgan massani hisobga olishi mumkin.

Lekin kuting. Qanday qilib temir birinchi navbatda u erga keldi? Temir qandaydir tarzda - tom ma'noda - Yerning markaziga tortilishi kerak edi. Ammo hozir bu sodir bo'lmayapti.

Erning qolgan qismining ko'p qismi tog 'jinslaridan - silikatlardan iborat va erigan temir ular orqali o'tishda qiyinchiliklarga duch keladi. Suv yog'li yuzada tomchilar hosil qilganidek, temir kichik suv omborlarida to'planib, tarqalish va to'kilishni rad etadi.

Mumkin bo'lgan yechim 2013 yilda Stenford universitetidan Vendi Mao va uning hamkasblari tomonidan topilgan. Ular temir va silikat yer chuqurligida kuchli bosimga duchor bo'lganda nima sodir bo'lishini qiziqtirgan.

Olmos yordamida ikkala moddani mahkam siqib, olimlar eritilgan temirni silikat orqali o'tkazishga muvaffaq bo'lishdi. "Bu bosim temirning silikatlar bilan o'zaro ta'sir qilish xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartiradi", deydi Mao. - Yuqori bosimda "erish tarmog'i" hosil bo'ladi.

Bu temirning yadroga yetguncha millionlab yillar davomida asta-sekin Yer toshlari orasidan sirg'alib o'tganligini ko'rsatishi mumkin.

Shu nuqtada siz so'rashingiz mumkin: biz yadro hajmini qanday bilamiz? Nega olimlar u 3000 kilometr uzoqlikda boshlanadi, deb hisoblashadi? Faqat bitta javob bor: seysmologiya.

Zilzila sodir bo'lganda, u butun sayyoraga zarba to'lqinlarini yuboradi. Seysmologlar bu tebranishlarni qayd etadilar. Biz sayyoramizning bir tomoniga ulkan bolg‘acha bilan urib, boshqa tarafdagi shovqinga quloq solayotgandekmiz.

"1960-yillarda Chilida zilzila bo'ldi, bu bizga juda ko'p ma'lumot berdi", deydi Redfern. "Yer atrofidagi har bir seysmik stantsiya ushbu zilzila silkinishlarini qayd etdi."

Bu tebranishlar bosib o'tgan yo'nalishga qarab, ular Yerning turli qismlaridan o'tadi va bu ularning boshqa uchida qanday "ovoz" chiqarishiga ta'sir qiladi.

Seysmologiya tarixining boshida ba'zi tebranishlar etishmayotganligi ma'lum bo'ldi. Ushbu "S-to'lqinlar" bir uchida paydo bo'lganidan keyin Yerning boshqa uchida ko'rishi kutilgan edi, ammo ko'rinmadi. Buning sababi oddiy. S-to'lqinlar qattiq moddada aks etadi va suyuqlik orqali o'ta olmaydi.

Ular Yerning markazida erigan narsaga duch kelgan bo'lishlari kerak. S-to'lqinlarining yo'llarini xaritaga ko'ra, olimlar taxminan 3000 kilometr chuqurlikda jinslar suyuqlikka aylanadi degan xulosaga kelishdi. Bu shuningdek, butun yadro eriganligini ko'rsatadi. Ammo seysmologlar bu voqeada yana bir ajablanishdi.

1930-yillarda daniyalik seysmolog Inge Leman boshqa turdagi to‘lqin P-to‘lqinlari yadrodan kutilmaganda o‘tib, sayyoramizning narigi tomonida aniqlanganligini aniqladi. Yadro ikki qatlamga bo'lingan degan taxmin darhol paydo bo'ldi. 5000 kilometr pastdan boshlanadigan "ichki" yadro mustahkam edi. Faqat "tashqi" yadro eritiladi.

Lemanning g'oyasi 1970 yilda tasdiqlandi, o'shanda sezgirroq seysmograflar P to'lqinlari haqiqatan ham yadro orqali o'tganligini va ba'zi hollarda undan ma'lum burchaklarda aks etganligini ko'rsatdi. Ular sayyoramizning narigi tomoniga tushib qolishlari ajablanarli emas.

Yer bo‘ylab zarba to‘lqinlarini yuboradigan faqat zilzilalar emas. Darhaqiqat, seysmologlar yadro qurolining rivojlanishiga katta qarzdor.

Yadro portlashi yer yuzida to‘lqinlarni ham keltirib chiqaradi, shuning uchun ham davlatlar yadroviy qurol sinovlari vaqtida yordam so‘rab seysmologlarga murojaat qilishadi. Sovuq urush davrida bu juda muhim edi, shuning uchun Leman kabi seysmologlar ko'p yordam oldilar.

Raqobatchi davlatlar bir-birining yadroviy imkoniyatlarini o‘rganayotgan edi va shu bilan birga biz Yerning yadrosi haqida tobora ko‘proq bilib oldik. Seysmologiya bugungi kunda ham yadroviy portlashlarni aniqlash uchun ishlatiladi.

Endi biz Yer tuzilishining taxminiy rasmini chizishimiz mumkin. Erigan tashqi yadro mavjud bo'lib, u sayyora markazining yarmidan boshlanadi va uning ichida diametri taxminan 1220 kilometr bo'lgan qattiq ichki yadro joylashgan.

Bu, ayniqsa, ichki yadro mavzusidagi savollarni kamaytirmaydi. Masalan, havo qanchalik issiq? Buni aniqlash unchalik oson emas edi va olimlar uzoq vaqtdan beri boshlarini tirnab kelishdi, deydi Buyuk Britaniyadagi London Universitet kollejidan Lidunka Vokadlo. Biz u erga termometr qo'ya olmaymiz, shuning uchun yagona variant - laboratoriya sharoitida kerakli bosimni yaratish.

Oddiy sharoitlarda temir 1538 daraja haroratda eriydi

2013-yilda bir guruh fransuz olimlari bugungi kunga qadar eng yaxshi bahoni ishlab chiqdilar. Ular sof temirni yadrodagi bosimning yarmigacha bo'lgan bosimga duchor qildilar va u erdan ketishdi. Yadrodagi sof temirning erish nuqtasi taxminan 6230 daraja. Boshqa materiallarning mavjudligi erish nuqtasini biroz, 6000 darajaga tushirishi mumkin. Ammo u hali ham Quyosh yuzasidan issiqroq.

Ko'ylagi kartoshka kabi, Yer yadrosi sayyora shakllanishidan qolgan issiqlik tufayli issiq bo'lib qoladi. Bundan tashqari, u zich materiallarning harakatlanishi natijasida yuzaga keladigan ishqalanishdan, shuningdek, radioaktiv elementlarning parchalanishidan issiqlikni chiqaradi. U har milliard yilda taxminan 100 daraja soviydi.

Bu haroratni bilish foydalidir, chunki u tebranishlarning yadro bo'ylab harakatlanish tezligiga ta'sir qiladi. Va bu qulay, chunki bu tebranishlarda g'alati narsa bor. P-to'lqinlari hayratlanarli darajada asta-sekin ichki yadro bo'ylab harakatlanadi - u sof temirdan yasalganidan sekinroq.

"Seysmologlar zilzilalarda o'lchagan to'lqin tezligi tajribalar yoki kompyuter hisob-kitoblari ko'rsatganidan ancha past", deydi Vokadlo. "Nega bunday bo'lganini hali hech kim bilmaydi."

Ko'rinishidan, temir bilan aralashgan boshqa material mavjud. Ehtimol, nikel. Ammo olimlar seysmik to'lqinlar temir-nikel qotishmasidan qanday o'tishini hisoblab chiqdilar va hisob-kitoblarni kuzatuvlarga moslashtira olmadilar.

Vokadlo va uning hamkasblari endi yadroda oltingugurt va kremniy kabi boshqa elementlar ham bo‘lishi mumkinligini ko‘rib chiqmoqda. Hozircha hech kim ichki yadro tarkibining barchani qoniqtiradigan nazariyasini ishlab chiqa olmadi. Zolushka muammosi: poyabzal hech kimga mos kelmaydi. Vokadlo kompyuterda ichki yadro materiallari bilan tajriba o'tkazishga harakat qilmoqda. U seysmik to'lqinlarni kerakli miqdorda sekinlashtiradigan materiallar, harorat va bosimlarning kombinatsiyasini topishga umid qilmoqda.

Uning so'zlariga ko'ra, bu sir ichki yadro deyarli erish nuqtasida ekanligida bo'lishi mumkin. Natijada, materialning aniq xususiyatlari butunlay qattiq moddaning xususiyatlaridan farq qilishi mumkin. Shuningdek, bu seysmik to'lqinlar nima uchun kutilganidan sekinroq harakatlanishini tushuntirishi mumkin.

"Agar bu ta'sir haqiqat bo'lsa, biz minerallar fizikasi natijalarini seysmologiya natijalari bilan moslashtirishimiz mumkin", deydi Vokadlo. "Odamlar hali buni qila olmaydi."

Yer yadrosi bilan bog'liq haligacha hal qilinmagan ko'plab sirlar mavjud. Ammo bu tasavvur qilib bo'lmaydigan chuqurliklarga sho'ng'iy olmay, olimlar bizdan minglab kilometr pastda nima borligini aniqlash uchun jasoratga erishmoqdalar. Yerning ichki qismidagi yashirin jarayonlarni o'rganish juda muhimdir. Yerning qisman erigan yadrosi tomonidan yaratilgan kuchli magnit maydon mavjud. Eritilgan yadroning doimiy harakati sayyora ichida elektr tokini hosil qiladi va bu, o'z navbatida, kosmosga cho'zilgan magnit maydonni hosil qiladi.

Bu magnit maydon bizni zararli quyosh nurlanishidan himoya qiladi. Agar Yerning yadrosi xuddi shunday bo'lmaganida, magnit maydon bo'lmas edi va biz undan jiddiy azob chekardik. Hech birimiz yadroni o'z ko'zimiz bilan ko'ra olishimiz dargumon, lekin uning borligini bilish yaxshi.

Yer yadrosi ikki qatlamni o'z ichiga oladi, ular orasida chegara zonasi mavjud: yadroning tashqi suyuq qobig'i qalinligi 2266 kilometrga etadi, uning ostida diametri 1300 km ga teng bo'lgan massiv zich yadro joylashgan. O'tish zonasi bir xil bo'lmagan qalinlikka ega va asta-sekin qattiqlashib, ichki yadroga aylanadi. Yuqori qatlam yuzasida harorat 5960 daraja Selsiy atrofida, garchi bu ma'lumotlar taxminiy hisoblanadi.

Tashqi yadroning taxminiy tarkibi va uni aniqlash usullari

Hatto er yadrosining tashqi qatlamining tarkibi haqida hali ham juda kam narsa ma'lum, chunki o'rganish uchun namunalar olish mumkin emas. Sayyoramizning tashqi yadrosini tashkil qilishi mumkin bo'lgan asosiy elementlar temir va nikeldir. Olimlar bu gipotezaga meteoritlarning tarkibini tahlil qilish natijasida kelishgan, chunki kosmosdan sayohatchilar asteroidlar va boshqa sayyoralar yadrolarining parchalaridir.

Shunga qaramay, meteoritlarni kimyoviy tarkibida mutlaqo bir xil deb hisoblash mumkin emas, chunki asl kosmik jismlar hajmi jihatidan Yerdan ancha kichik edi. Ko‘p izlanishlardan so‘ng olimlar yadro moddasining suyuq qismi boshqa elementlar, jumladan, oltingugurt bilan juda suyultirilgan degan xulosaga kelishdi. Bu uning zichligi temir-nikel qotishmalariga qaraganda pastligini tushuntiradi.

Sayyoraning tashqi yadrosida nima sodir bo'ladi?

Mantiya bilan chegaradagi yadroning tashqi yuzasi heterojendir. Olimlarning ta'kidlashicha, u turli xil qalinliklarga ega bo'lib, o'ziga xos ichki relyef hosil qiladi. Bu heterojen chuqur moddalarning doimiy aralashishi bilan izohlanadi. Ular kimyoviy tarkibida farqlanadi, shuningdek, turli xil zichlikka ega, shuning uchun yadro va mantiya orasidagi chegara qalinligi 150 dan 350 km gacha o'zgarishi mumkin.

O'tgan yillardagi fantast yozuvchilar o'z asarlarida chuqur g'orlar va er osti yo'llari orqali Yer markaziga sayohatni tasvirlab berishgan. Bu haqiqatan ham mumkinmi? Afsuski, yadro yuzasidagi bosim 113 million atmosferadan oshadi. Bu shuni anglatadiki, har qanday g'or hatto mantiyaga yaqinlashish bosqichida ham qattiq "yopildi". Bu nima uchun sayyoramizda kamida 1 km dan chuqurroq g'orlar yo'qligini tushuntiradi.

Yadroning tashqi qatlamini qanday o'rganasiz?

Olimlar seysmik faollikni kuzatish orqali yadro qanday ko'rinishini va u nimadan iboratligini aniqlashlari mumkin. Masalan, tashqi va ichki qatlamlar magnit maydon ta'sirida turli yo'nalishlarda aylanishi aniqlandi. Yerning yadrosi yana o'nlab ochilmagan sirlarni yashiradi va yangi fundamental kashfiyotlarni kutmoqda.