Что скрыто в ядре Земли?
Загадки Земли: что представляет собой земное ядроТам они спускались всё дальше и дальше вглубь и по пути встречали озёра, растения и древних животных. Им также пришлось столкнуться с немалым количеством опасностей, пока, наконец, после двух месяцев трудного путешествия им не удалось сбежать через вулканический остров, расположенный к северу от Сицилии.
Сюжет, мастерски описанный в книге писателя-фантаста Жюль Верна «Путешествие к центру Земли» (1864 г.), совсем не похож на попытки учёных прошлого и настоящего проникнуть в глубины земного шара и понять, что именно там происходит. Учитывая все приложенные к настоящему времени усилия, понимаешь, что человечество гораздо больше знает о звёздах в космосе, чем о происходящем в недрах нашего дома.
С помощью проекта научного бурения, предполагающего проникновение на самую значительную глубину земных недр, на сегодняшний день удалось достичь 12,26 км ниже поверхности Земли. Это глубже, чем Марианская впадина в западной части Тихого океана — самая низкая точка на дне океана (около 11 км ниже уровня моря).
Грандиозный проект раскопок был запущен в 1970 году на Кольском полуострове в СССР, недалеко от границы с Норвегией, с расчётом достичь 15-километровой глубины. Однако в начале 1990-х реализация проекта была остановлена, так как исследователи столкнулись с высокими температурами (180 градусов Цельсия), что помешало продолжению раскопок.
Чтобы понять, почему продвижения в попытке достичь земных глубин до сих пор относительно незначительны, нужно ориентироваться в строении Земли. Земной шар имеет средний радиус, равный около 6 400 км, и состоит из нескольких слоёв, которые обвивают друг друга.
Слой, который мы знаем из нашей повседневной жизни, тот, по которому мы ходим и где сажаем цветы, относительно тонкий. Он называется земной корой. По оценкам, он занимает около 1% объёма Земли. Его средняя толщина на континентах составляет около 50 км, а под океанами — от 5 до 10 км.
Следующий слой, полностью скрытый от нас, называется мантией. Этот слой содержит около 84% всего объёма Земли. Он имеет высоту около 2 900 км и состоит в основном из твёрдых горных пород. Под ним находится ядро Земли.
Согласно оценкам, сделанным в результате анализа поведения магнитного поля нашей планеты, учитывая форму вращения ядра и данные, полученные с помощью упавших на Землю метеоритов, можно сделать вывод, что ядро представляет собой сжатый и горячий шар радиусом 3 485 км, который содержит в основном такие металлы, как железо, никель и др.
В 1936 году картина немного изменилась, когда датский сейсмолог Инге Леманн под разными углами исследовала скорость движения сейсмических волн (волн, характеризующих землетрясения) и пришла к выводу, что ядро Земли имеет более сложное строение, чем предполагалось ранее. Его внешняя часть жидкая, а в центре спрятан твёрдый шар — внутреннее ядро (Inner Core) Земли, имеющее радиус около 1 220 км.
В 1996 году произошло ещё одно изменение в наших представлениях о земном ядре, когда двое исследователей из Колумбийского университета в США с помощью множества зарегистрированных землетрясений, произошедших за три десятилетия до этого, изучили скорость движения сейсмических волн, прошедших через внутреннее ядро.
Исследователи пришли к выводу, что, как Земля вращается вокруг своей оси, так же вращается и твёрдое внутреннее ядро, только быстрее, с разницей в один градус за год.
Если Земля делает 365 оборотов в год, то ядро делает 365 полных оборотов плюс поворот ещё на один градус. С тех пор многие исследователи изучали этот вопрос и пришли к единому мнению относительно того, что скорость вращения внутреннего ядра отличается от скорости вращения мантии и земной коры, однако они разошлись во мнениях относительно того, насколько она отличается.
«Внутреннее ядро на самом деле представляет собой планету внутри планеты», — объяснил читателям журнала Science профессор Ткалчич, сейсмолог из Австралийского национального университета. Оно имеет свою топографию, скорость вращения и структуру.
Чуть выше ядра, на глубине 2 900 км ниже земной поверхности, в нижних частях мантии, обнаружился ещё один сюрприз — две материальные структуры, которые напоминают крупные затонувшие континенты и которые из-за своей большой высоты (не менее несколько сотен км) считаются самыми большими материальными глыбами на Земле.
Глыбы получили название LLSVP (Large low-shear-velocity provinces). Одна из них лежит под Африканским регионом, а другая — под Тихим океаном, в основном его под южными частями. С годами стала ясной связь материи этих глыб с извержениями вулканов.
Разветвления LLSVP могут отдаляться и, достигнув земной коры, приводить к извержению расплавленного скального материала — магмы. Вулканический остров Гавайи — хорошо известный результат такого извержения.
В марте этого года международная группа исследователей обнаружила, что эти массы не статичны, а перемещаются в пространстве.
Исследователи проанализировали историю извержений вулканов на Земле за последний миллиард лет и обнаружили, что точно так же, как континенты на поверхности нашей планеты движутся в замедленном темпе, а иногда соединяются или расходятся, так и LLSVP в недрах земной коры «путешествуют» и даже сливаются либо раскалываются, находясь в медленном процессе движения.
Вероятно, мы никогда не сможем исследовать глубины земного ядра, как юноша Аксель и его дядя в книге Жюль Верна. Но, кто знает, может быть, однажды мы сможем преодолеть технические ограничения и получить более полное и широкое представление о вещах, спрятанных в самом сердце нашего дома.
Поддержите нас!
Каждый день наш проект старается радовать вас качественным и интересным контентом. Поддержите нас любой суммой денег удобным вам способом и получите в подарок уникальный карманный календарь!
Поддержать