Земљино језгро

Пре једног века, наука је једва знала да Земља има чак и језгро. Данас смо тангирани језгром и њеним везама са остатком планете. Заиста смо на почетку златног доба основних студија.

Из 1890-их година знали смо, како начин на који Земља реагује на гравитацију Сунца и Месеца, да планета има густу језгру, вероватно гвожђе. Године 1906. Рицхард Дикон Олдхам установио је да се земљотресни таласи крећу кроз Земљин центар много спорије него што иду кроз плашт око њега - јер је центар течан.

Инге Лехманн је 1936. известила да нешто одражава сеизмичке таласе из језгре. Постало је јасно да се језгра састоји од густе љуске течног гвожђа - спољне језгре - са мањом, чврстом унутрашњом језгром у средини. Чврста је, јер на тој дубини високи притисак превазилази ефекат високе температуре.

2002. године Миаки Исхии и Адам Дзиевонски са Универзитета Харвард објавили су доказе о "унутрашњој унутрашњој језгри" широкој око 600 километара. Ксиадонг Сонг и Ксинлеи Сун су 2008. предложили другачију унутрашњу језгру дужине око 1200 км. О овим идејама се не може много направити све док други не потврде дело.

Што год научимо поставља нова питања. Течно гвожђе мора бити извор Земљиног геомагнетног поља - геодинама - али како то делује? Зашто се геодинома преврће, пребацујући се магнетни север и југ, током геолошког времена? Шта се догађа на врху језгре, где се истопљени метал сусреће са каменитим плаштом? Одговори су се почели појављивати током 1990-их.

Наше главно средство за темељна истраживања били су земљотресни таласи, посебно они са великих догађаја попут Земљотрес Суматре 2004. Звучни „нормални модуси“, због којих планета пулсира врста кретања које видите у великом мехурју сапуна, корисни су за испитивање дубоке структуре великих размера.

Али велики је проблем неједнакост- сваки дати сеизмички докази могу се тумачити на више начина. Талас који продире у језгру такође пролази кроз кору барем једном и плашт најмање два пута, тако да карактеристика сеизмограма може да настане на више могућих места. Много различитих података се мора унакрсно провјерити.

Баријера неједнакости донекле је избледела кад смо почели да симулирамо дубоку Земљу у рачунарима са реални бројеви, а како смо у лабораторији репродуковали високе температуре и притиске са дијамантска ћелија наковањ. Ови алати (и студије о дужини дана) омогућили су нам да завиримо кроз слојеве Земље док напокон не будемо могли да размотримо срж.

С обзиром да се цела Земља у просеку састоји од исте мешавине ствари коју виђамо другде у Сунчевом систему, језгро мора бити метални гвожђе, заједно са неким никлом. Али мање је густа од чистог гвожђа, па око 10 процената језгре мора бити нешто лакше.

Идеје о томе шта је тај лагани састојак су се развијале. Сумпор и кисеоник су дуго времена кандидати, па се чак сматра и водоник. У последње време постоји пораст интересовања за силицијум, јер експерименти и симулације високог притиска сугеришу да се он може растопити у растаљеном гвожђу боље него што смо мислили. Можда је више од једног доле. Потребно је много генијалног резоновања и несигурних претпоставки да би се предложио било који одређени рецепт - али тема није изван сваке претпоставке.

Сеизмолози и даље истражују унутрашњу језгру. Језгра источне хемисфере изгледа да се разликује од западне хемисфере у начину поравнања кристала гвожђа. Проблем је тешко напасти, јер сеизмички таласи морају доста да иду директно од земљотреса, право кроз Земљин центар, до сеизмографа. Догађаји и машине који су постројени баш тачно су ретки. А ефекти су суптилни.

Године 1996. Ксиадонг Сонг и Паул Рицхардс потврдили су предвиђање да се унутрашње језгро ротира мало брже од остатка Земље. Чини се да су магнетне силе геодинама одговорне.

Готово геолошко време, унутрашње језгро расте како се цела Земља хлади. На врху спољне језгре, кристали гвожђа смрзавају се и кишу у унутрашњу језгру. У дну спољне језгре, гвожђе се смрзава под притиском узимајући са собом већи део никла. Преостало течно гвожђе је лакше и диже се. Ови покрети који се дижу и падају, у интеракцији са геомагнетним силама, померају целокупно спољашње језгро брзином од 20 километара годишње или тако нешто.

Планета Меркура такође има велико железно језгро и магнетно поље, мада много слабији од Земљине. Недавна истраживања наговештавају да је језгра Меркура богата сумпором и да га сличан поступак замрзавања омета, при чему пада „гвоздени снег“ и расте течност обогаћена сумпором.

Основне студије су ојачале 1996. године, када су рачунарски модели Гарија Глатзмаиера и Пола Робертса први пут репродуковали понашање геодинама, укључујући спонтане преокрете. Холливоод је поклонио Глатзмаиеру неочекиваној публици када је користио његове анимације у акционом филму Језгро.

Недавни лабораториј високог притиска Раимонда Јеанлоза, Хо-Кванга (Давид) Мао и других дао нам је наговештаје о граници плашта језгре, где течно гвожђе делује у интеракцији са силикатним стијенама. Експерименти показују да језгра и плашт материјала пролазе снажне хемијске реакције. Ово је регија у којој многи мисле да пламенови плашта потјечу, издижући се на мјестима попут ланца Хавајских острва, Иелловстонеа, Исланда и других површинских обиљежја. Што више учимо о језгри, она постаје све ближа.

ПС: Мала, зближена група основних стручњака сви припадају групи СЕДИ (Студија дубоке унутрашњости Земље) и читају њену Дубоки дијалог Земље билтен А они користе Специјални биро за веб локацију Цоре као централно складиште геофизичких и библиографских података.