Dünyanın Çekirdeği

Bir asır önce bilim, Dünya'nın bir çekirdeğe sahip olduğunu bile bilmiyordu. Bugün, çekirdek ve gezegenin geri kalanıyla olan bağlantıları tarafından öfkeleniyoruz. Gerçekten de, çekirdek çalışmaların altın çağının başlangıcındayız.

1890'larda Dünya'nın Güneş ve Ay'ın çekimine tepki verme biçiminden, gezegenin yoğun bir çekirdeğe, muhtemelen demire sahip olduğunu biliyorduk. 1906'da Richard Dixon Oldham, deprem dalgalarının Dünya'nın merkezinden etrafındaki mantodan çok daha yavaş hareket ettiğini keşfetti - çünkü merkez sıvı.

1936'da Inge Lehmann, bir şeyin çekirdekten sismik dalgaları yansıttığını bildirdi. Çekirdeğin, merkezinde daha küçük, katı bir iç çekirdeğe sahip kalın bir sıvı demir kabuğundan (dış çekirdek) oluştuğu anlaşıldı. Katıdır, çünkü bu derinlikte yüksek basınç yüksek sıcaklığın etkisinin üstesinden gelir.

2002 yılında Harvard Üniversitesi'nden Miaki Ishii ve Adam Dziewonski, yaklaşık 600 kilometre boyunca bir "en içsel iç çekirdek" kanıtı yayınladılar. 2008 yılında Xiadong Song ve Xinlei Sun 1200 km çapında farklı bir iç çekirdek önerdi. Diğerleri işi onaylayana kadar bu fikirlerden fazla bir şey yapılamaz.

Ne öğrendiysek, yeni sorular ortaya çıkar. Sıvı demir, Dünya'nın jeomanyetik alanının kaynağı olmalıdır - jeodinamik - ama nasıl çalışır? Jeodynamo neden dönüyor? manyetik kuzey ve güney, jeolojik zaman içinde? Erimiş metalin kayalık manto ile buluştuğu çekirdeğin üstünde ne olur? Cevaplar 1990'larda ortaya çıkmaya başladı.

Çekirdek araştırma için ana aracımız deprem dalgaları, özellikle de 2004 Sumatra depremi. Gezegeni büyük bir sabun köpüğünde gördüğünüz hareketlerle titreştiren zil sesi "normal modlar" büyük ölçekli derin yapıyı incelemek için yararlıdır.

Ama büyük bir problem nonuniqueness- verilen herhangi bir sismik kanıt parçası birden fazla şekilde yorumlanabilir. Çekirdeğe nüfuz eden bir dalga, kabuğa en az bir kez ve mantoya en az iki kez geçer, bu nedenle bir sismogramdaki bir özellik birkaç olası yerden kaynaklanabilir. Birçok farklı veri çapraz kontrol edilmelidir.

Bilgisayarlarda derin dünyayı simüle etmeye başladığımızda, verimsizlik bariyeri bir şekilde azaldı gerçekçi sayılar ve yüksek sıcaklık ve basınçları laboratuvarda elmas örs hücresi. Bu araçlar (ve gün boyu süren çalışmalar), nihayetinde çekirdeği düşünene kadar Dünya'nın katmanlarını gözden geçirmemize izin verdi.

Ortalama olarak tüm Dünya'nın güneş sisteminde başka bir yerde gördüğümüz malzeme karışımından oluştuğu düşünüldüğünde, çekirdek bir miktar nikel ile birlikte demir metal olmalıdır. Ancak saf demirden daha az yoğundur, bu nedenle çekirdeğin yaklaşık yüzde 10'u daha hafif bir şey olmalıdır.

Bu hafif bileşenin ne olduğuna dair fikirler gelişiyor. Kükürt ve oksijen uzun süredir aday ve hidrojen bile düşünülüyor. Son zamanlarda, yüksek basınçlı deneyler ve simülasyonlar erimiş demirde düşündüğümüzden daha iyi çözülebileceğini düşündürdüğü için silikonda bir ilgi artmıştır. Belki bunlardan birden fazlası orada. Herhangi bir tarif önermek için çok ustaca bir muhakeme ve belirsiz varsayımlar gerekir - ancak konu tüm varsayımların ötesinde değildir.

Sismologlar iç çekirdeği araştırmaya devam ediyor. Çekirdek Doğu yarıküresi demir kristallerinin hizalanma biçiminde batı yarımküreden farklı görünmektedir. Soruna saldırmak zordur, çünkü sismik dalgalar hemen hemen depremden Dünya'nın tam ortasından bir sismografa gitmelidir. Doğru sıraya dizilmiş olaylar ve makineler nadirdir. Ve etkileri ince.

1996'da Xiadong Song ve Paul Richards, iç çekirdeğin Dünya'nın geri kalanından biraz daha hızlı döndüğünü tahmin etti. Jeodynamo'nun manyetik kuvvetleri sorumlu gibi görünmektedir.

Bitmiş jeolojik zaman, iç çekirdek tüm Dünya soğudukça büyür. Dış çekirdeğin üst kısmında demir kristalleri donar ve iç çekirdeğe yağmur yağar. Dış çekirdeğin tabanında, demir, nikelin büyük kısmını alarak basınç altında donar. Kalan sıvı demir daha hafiftir ve yükselir. Jeomanyetik kuvvetlerle etkileşime giren bu yükselen ve düşen hareketler, tüm dış çekirdeği yılda 20 kilometre hızla karıştırır.

Merkür gezegeni ayrıca büyük bir demir çekirdeğe ve manyetik alan, Dünya'dan çok daha zayıf olsa da. Son araştırmalar, Merkür'ün çekirdeğinin kükürt açısından zengin olduğunu ve benzer bir dondurma işleminin onu "demir kar" düştüğü ve kükürt açısından zenginleştirilmiş sıvı yükselmesiyle karıştırdığını ima ediyor.

1996 yılında Gary Glatzmaier ve Paul Roberts'ın bilgisayar modellerinin spontan ters dönüşler de dahil olmak üzere jeodynamo'nun davranışını ilk kez üretmesiyle çekirdek çalışmalar arttı. Hollywood, animasyon filminde animasyonlarını kullandığında Glatzmaier'e beklenmedik bir seyirci verdi Çekirdek.

Raymond Jeanloz, Ho-Kwang (David) Mao ve diğerleri tarafından yapılan son yüksek basınçlı laboratuvar çalışması, bize sıvı demirin silikat kaya ile etkileştiği çekirdek manto sınırı hakkında ipuçları verdi. Deneyler, çekirdek ve manto malzemelerinin güçlü kimyasal reaksiyonlara maruz kaldığını göstermektedir. Hawai Adaları zinciri, Yellowstone, İzlanda ve diğer yüzey özellikleri gibi yerler oluşturmak için yükselen manto tüylerinin kökenini düşündüğü bölge burası. Çekirdek hakkında ne kadar çok şey öğrenirsek o kadar yakın olur.

Not: Küçük, sıkı sıkıya bağlı çekirdek uzmanlar grubu SEDI (Dünyanın Derin İç Mekan Çalışması) grubuna aittir ve Deep Earth İletişim Kutusu bülten. Ve Çekirdek web sitesi Özel Bürosunu jeofizik ve bibliyografik veriler için merkezi bir depo olarak kullanıyorlar.