Zemské pevné železné vnitřní jádro roste rychleji než druhá strana

Nová studie ukazuje, že pevné železné vnitřní jádro Země rostlo rychleji než druhá strana po více než 500 milionů let.

V Indonésii roste pod Bandovým mořem rychleji než v Brazílii, říkají seismologové z Kalifornské univerzity v Berkeley, kteří tento fenomén zkoumali, ale tento nerovnoměrný růstový model nenechal jádro nevyvážené.

Gravitace rovnoměrně rozložila nový růst, tvořený železnými krystaly, které se tvoří, když roztavené železo začíná ochlazovat, a udržuje tak sférické vnitřní jádro.

Tým uvedl, že i když to nenechává jádro nevyvážené, nerovnoměrné tempo růstu naznačuje, že něco ve vnějším jádru v Indonésii odvádí teplo z vnitřního jádra rychleji než v Brazílii na druhé straně planety . .

Vědci tvrdí, že objev jim pomohl „stanovit poměrně volnou hranici“ pro věk vnitřního jádra, mezi půl miliardou a 1,5 miliardami let.

Výřez z podloží ukazuje, že pevné a pevné vnitřní jádro (červené) roste pomalu zmrazením vnějšího jádra z tekutého železa (oranžové). Seismické vlny cestují rychleji vnitřním jádrem Země mezi severním a jižním pólem (modré šipky) než rovníkem (zelená šipka)

Čtyři vrstvy planety Země

Shell: Do hloubky 70 km se jedná o nejvzdálenější vrstvu Země pokrývající oceány a pevninu.

plášť: Až 2 890 km se spodním pláštěm je to nejsilnější vrstva na planetě a je vyrobena ze silikátových hornin bohatších na železo a hořčík než na horní kůru.

vnější jádro: Tato oblast sahá do hloubky 2890 až 5150 km a je vyrobena z tekutého železa a niklu se světlejšími prvky.

Vnitřní jádro: Při sestupu do hloubky 6 370 km ve středu planety se předpokládá, že tato oblast je vyrobena ze železa a niklové oceli.

Tyto limity stáří tvrdého jádra Země by mohly vědcům pomoci dozvědět se více o magnetickém poli, které nás chrání před škodlivým slunečním zářením.

„Může to pomoci debatě o tom, jak bylo magnetické pole vytvořeno před přítomností pevného vnitřního jádra,“ uvedla spoluautorka studie Barbara Romanovich.

„Víme, že magnetické pole bylo již asi před 3 miliardami let, takže v té době musely být ve vnějším jádru poháněny konvekcí jiné procesy.“

Mladý věk vnitřního jádra, na počátku dějin Země, může znamenat, že vroucí teplo kapalného jádra pocházelo ze světelných prvků odloučených od železa, nikoli od krystalizace železa, kterou dnes vidíme.

READ  Soudce nařídil muži, aby dostal podmínku pro podmínku pro očkování proti COVID-19

“Spory o stáří vnitřního jádra probíhají již dlouhou dobu,” řekl Daniel Frost, vědecký pracovník projektu.

Složitost je: Pokud vnitřní jádro dokázalo existovat pouze 1,5 miliardy let, na základě toho, co víme o tom, jak ztrácí teplo a jak se zahřívá, odkud pochází nejstarší magnetické pole?

“Odtud pochází myšlenka na rozmrazené světelné prvky, které pak zmrznou.”

Frost vysvětluje, že asymetrický růst vnitřního jádra, které roste různou rychlostí na každé straně planety, vysvětluje tři desetiletí starou záhadu.

Tajemství spočívá v tom, že krystalizované železo v jádru se jeví pravděpodobněji zarovnané na západ než na východ od rotační osy Země.

Mapa zobrazující seismometry (trojúhelníky), které vědci měřili seismické vlny od zemětřesení (kruhů) ke studiu vnitřního jádra Země

Mapa zobrazující seismometry (trojúhelníky), které vědci měřili seismické vlny od zemětřesení (kruhů) ke studiu vnitřního jádra Země

Tým říká, že vědci očekávají, že krystaly budou orientovány náhodně, než aby jim dávaly přednost jedné straně planety před druhou.

Ve snaze vysvětlit pozorování vytvořili počítačový model růstu krystalů ve vnitřním jádru.

Jejich model zahrnoval geodynamický růst, jak se deformují a formují materiály na Zemi a mineralofyzika železa při vysokém tlaku a vysoké teplotě.

„Nejjednodušší model vypadá neobvykle – že vnitřní jádro je asymetrické,“ řekl Frost.

Západní strana vypadá odlišně od východní až do středu, nejen v horní části vnitřního jádra, jak někteří navrhli. Jediným způsobem, jak to můžeme vysvětlit, je, že jedna strana roste rychleji než druhá.

Model popisuje, jak asymetrický růst – asi o 60 procent vyšší na východě než na západě – může přednostně orientovat železné krystaly podél osy otáčení, s větším vyrovnáním na západě než na východě.

„To, co v tomto článku navrhujeme, je nerovnovážný model pevné konvekce ve vnitřním jádru, který sladí seismická pozorování s věrohodnými geodynamickými okrajovými podmínkami,“ řekl Romanovič.

Podloží se skládá z vrstev jako cibule. Pevné vnitřní jádro železo-niklu má poloměr 745 mil, neboli asi tři čtvrtiny velikosti Měsíce, a je obklopeno tekutým vnějším jádrem z roztaveného železo-niklu o tloušťce asi 1 500 mil.

Vnější jádro je obklopeno pokrývkou horké horniny o tloušťce 1 800 mil a pokryté tenkou, studenou skalní kůrou na povrchu.

Konvekce nastává jak ve vnějším jádru, které pomalu vaří, jak teplo z krystalizovaného železa uniká z vnitřního jádra, tak v plášti, kde se horké horniny pohybují vzhůru a přenášejí toto teplo ze středu planety na povrch.

Nový model pro seismology na Kalifornské univerzitě v Berkeley naznačuje, že vnitřní jádro Země roste rychleji na její východní straně (nalevo) než na západě.  Gravitace neutralizuje asymetrický růst tlačením krystalů železa směrem k severnímu a jižnímu pólu (šipky)

Nový model pro seismology na Kalifornské univerzitě v Berkeley naznačuje, že vnitřní jádro Země roste rychleji na její východní straně (nalevo) než na západě. Gravitace neutralizuje asymetrický růst tlačením krystalů železa směrem k severnímu a jižnímu pólu (šipky)

Co je magnetické pole Země a jak nás chrání?

Zemské magnetické pole je vrstva elektrického náboje, která obklopuje naši planetu.

Toto pole chrání život na naší planetě, protože odvádí nabité částice vystřelené ze slunce známé jako „sluneční vítr“.

Bez této ochranné vrstvy by tyto částice pravděpodobně zbavily ozonovou vrstvu, což je naše jediná obranná linie před škodlivými UV paprsky.

Vědci se domnívají, že jádro Země je zodpovědné za formování jejího magnetického pole.

Když roztavené železo unikne do vnějšího jádra Země, vytváří konvekční proudy.

Tyto proudy generují elektrické proudy, které vytvářejí magnetické pole v přirozeném procesu známém jako geodynamo.

Silný varný pohyb vnějšího jádra vytváří magnetické pole Země.

Podle počítačového modelu Frosta, jak železné krystaly rostou, gravitace přerozděluje přerůstání mezi východem a západem uvnitř vnitřního jádra.

Zjistili, že pohyb krystalů ve vnitřním jádru, blízko bodu tání železa, srovnává krystalovou mřížku s osou otáčení Země – vedoucí více na západ než na východ.

Model správně předpovídá nová pozorování vědců o dobách seismických vln procházejících vnitřním jádrem.

Anizotropie nebo rozdíl v dobách cestování rovnoběžných a kolmých k ose otáčení se zvyšuje s hloubkou.

Nejsilnější kontrast odpovídá směru osy rotace Země na západ asi 250 mil.

READ  „Je mi líto, je příliš pozdě“: Alabamský lékař říká, že umírající pacienti COVID žádají o očkování

Model růstu vnitřního jádra také poskytuje limity pro poměr nikl-železo ve středu Země, řekl Frost.

Jeho model přesně nereprodukuje seismická pozorování, pokud nikl netvoří mezi čtyřmi a osmi procenty vnitřního jádra.

To se blíží procentu kovových meteoritů, které kdysi byly jádrem trpasličích planet v naší sluneční soustavě.

Model také říká geologům, jak viskózní je vnitřní jádro nebo tekutina.

“Navrhujeme, aby viskozita vnitřního jádra byla relativně velká,” řekl Romanovich.

Toto je „vstupní parametr zajímavý geodynami, kteří studují procesy dynama ve vnějším jádru“.

Výsledky budou prezentovány v časopise Nature Geoscience.

Zemské tekuté železné jádro vytváří magnetické pole

Předpokládá se, že magnetické pole naší planety je generováno v hlubinách zemského jádra.

Nikdo nikdy neprovedl výlet do středu Země, ale studiem rázových vln ze zemětřesení byli fyzici schopni určit jejich možnou strukturu.

V srdci Země je pevné vnitřní jádro, dvě třetiny velikosti Měsíce, vyrobené převážně ze železa.

Při 5700 ° C je toto železo stejně horké jako povrch Slunce, ale drtivý tlak gravitace mu brání stát se kapalinou.

Toto vnější jádro je obklopeno vrstvou železa, niklu a malým množstvím dalších kovů o tloušťce 1242 mil (2 000 km).

Kov je zde kapalný kvůli tlaku nižšímu než vnitřní jádro.

Rozdíly v teplotě, tlaku a složení ve vnějším jádru vedou ke konvekčním proudům v roztaveném kovu, jak hustý, studený materiál klesá a teplý materiál stoupá.

Coriolisova síla způsobená rotací Země také způsobuje vírové víry.

Tento tok tekutého železa generuje elektrické proudy, které zase vytvářejí magnetická pole.

Nabité kovy procházející těmito poli nadále vytvářejí své vlastní elektrické proudy, a tak cyklus pokračuje.

Tato soběstačná smyčka je známá jako geodynamo.

Spirála vzhůru způsobená Coriolisovou silou znamená, že se oddělená magnetická pole seřadí zhruba ve stejném směru a jejich kombinovaný účinek vytváří jediné široké magnetické pole, které pohltí planetu.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *