Пътешествие до центъра на Земята, до място по-далеч от Вселената

Имидж кредити: Университет Тохоку

"Температурата на повърхността на Слънцето е около 5778 Келвин"

Забравете за спекулациите на ръба на Вселената. Чудили ли сте се някога какво се намира в центъра на планетата, в който сте прекарали целия си живот? Ако сте някой като Скот Кели, който си мисли: „Е, технически не съм прекарал цялото си време тук“, ето един бърз въпрос: кой е по-труден? Отивате в космическото пространство или стигате до центъра на Земята? Колко всъщност знаем за мястото, което наричаме дом, единствената известна обсерватория на нашата Вселена?

Филм плакат: Пътешествие до центъра на Земята

Епизодът и митовете за центъра на Земята са били тема на дискусии във фантастиката, науката и извън нея от незапомнени времена. Да се ​​върнем към 1692 г. сл. Хр. Бяха само 10 години, след като мистериозна неидентифицирана комета проблясна през нощното небе. Астрономът Едмонд Халей все още не е идентифицирал моделите, свързани с тази комета. Много преди това той предложи, че „Земята е куха!“ В действителност е имало много през годините, които са вярвали в куха земя, подобно на плоски земни. Подобна концепция е изследвана в научната фантастика, като романът от 1864 г., написан от Жул Верн, чието заглавие вероятно сте чували. (Не сте ли кликнали на това заради това?) Изненадващо, има дори уебсайт, посветен на това твърдение, https://www.ourhollowearth.com/

Днес ние знаем със сигурност, че Земята не е куха. Има нещо вътре, място, до което никой досега не е достигнал. Нека да направим дълбоко копане, за да разберем какво е то.

Технически няма да правим това, което направи Елон Мъск, но нека да се ровим дълбоко в информацията, която имаме досега. Позволете ми да ви дам „интересна компания“, ако четете това заседнало в задръстване или чакате нещо или някого.

В дълбочините

Местоположение на Challenger Deep

Нека започнем нашето пътешествие на най-дълбокото място на повърхността на Земята, Марианският ров в Тихия океан. Удивително е, че дори в този окоп човечеството е достигнало най-дълбоката точка, наречена „Challenger Deep“, която лежи на дълбочина около 10900 метра под повърхността. С налягане от около 1100 пъти повече от това на морско равнище, на тъмно място, където дори слънчевата светлина не може да достигне, учените изненадващо идентифицират живота на дъното на океаните.

Но, ще трябва да префразирам по-ранното си изречение. „Дълбокото предизвикателство“ не е най-дълбоката точка на Земята, както може би мнозина са вярвали.

Това ни отвежда до дупка, пробита от хората в Русия, която отива още по-дълбоко. Никога не съм го чувал? Тя върви под името „Кола супер дълбока сонда“. Хората буквално са го изкопали за период от 19 години до дълбочината на 12262 метра, което го прави най-дълбоката точка на Земята до момента. Те не можаха да копаят по-нататък, просто защото условията бяха твърде сурови, като температурата в дъното достигна около 180 градуса по Целзий! Това е супер горещо. Едно е сигурно, колкото повече навлизаме, температурата се повишава.

Така че на снимката вляво можете да видите малък запечатан кръг. Бихте ли ми повярвали, ако казах, че се отваря в 12+ километрова дупка в Земята? Това, което гледате, всъщност е Кола Супер Дълбоката сондаж, която е запечатана през август 2012 г. Ако се замислите колко дълбоко е това, това е само около 0,192% от разстоянието до центъра! Това е максимумът, който победи Луната, може да достигне тук, на Земята. Всичко под това ниво се обяснява само чрез различни теории и хипотези, базирани на научни данни, достъпни за нас.

Достигане до подземния океан

Ако продължихме да копаем, технически щяхме да се озовем в огромен подземен океан, който има вода до 3 пъти повече от цялата вода на всички океани на повърхността, комбинирани заедно! Повярвайте ми, това не е взето от нито един научнофантастичен роман.

Как да разберем това? Преди да разкрия отговора, въпрос. Откъде мислите, че идва цялата вода на нашата планета?

Изследванията, проведени от Северозападния университет и Мексиканския университет, показват сериозни доказателства за подземен източник на вода, дълбок до 660 км. Тази красива инфо-графика на Cath Levett илюстрира същото.

Съществуването на Ringwoodite е ключът към този пъзел. Този материал се образува само при високо налягане и тежки условия дълбоко отдолу и познайте какво, има вода в него, като хидроксилни йони!

Намираме се на 660 км под морското равнище и все още имаме 5711 км за пътуване. Още в училище щяхме да научим, че Земята има кора, мантия и сърцевина; но това не е всичко, което е там. Ако още не сте го осъзнали, вече сме дълбоко в мантията, като надминахме прекъсването на Mohorovičić. (Съкратено като Moho (поне сега мога да изрека думата), това маркира прехода от кора към мантията и съществува на около 7–35 км дълбочина)

Мантия: Място, което представлява 84% от обема на Земята

Мантията е разделена на 4 отделни слоя;

  1. Горна мантия, която включва литосферата и астеносферата
  2. Преходна зона (маркировката на 660 км, където се очаква да съществуват подземните водни резервати)
  3. Долна мантия (до 2891 км в дълбочина)
  4. Границата на тайнствената сърцевина-мантия

Към края на долната мантия се натъкваме на нещо доста смущаващо. Преди да продължим напред, трябва да кажем няколко неща:

Може би сте чували за ксеноморф и преди, но някога сте срещали ксенолит? Казано по-просто, това е различен тип скала в рамките на друга скала. Тези специални скали ни дават представа за структурата на мантията. Повече от често тези достъпни ксенолити, открити в скалите, произхождат от дълбоко вътре в Земята и са я изкарали на повърхността. Анализирайки техния състав, можем да разберем условията, които съществуват дълбоко отдолу.

Някои сеизмични анализи

В дъното на долната мантия достигаме границата на ядрото-мантия (на 2981 км). Това, което прави това специално, е, че той действа като граница между твърдата мантия и течното външно ядро. Повтарям, външната сърцевина е течна!

Потапяйки се в течното метално външно ядро, на около 2100 км, стигаме до точка, наречена прекъсване на Гутенберг. Време е да включите режима Учен! За да разберем значението на това, първо трябва да знаем за сеизмичните вълни, телесните вълни да бъдат специфични.

Сеизмичните вълни са просто вълни с „енергия“ и могат да бъдат класифицирани в широчина до повърхностни вълни (тези, които пътуват по земната повърхност) и телесни вълни (тези, които пътуват през земната повърхност).

Телесните вълни се класифицират допълнително в първични вълни (или P-вълни) и вторични вълни (или S-вълни). Сеизмометърът е специален чувствителен инструмент, който може да открива и записва тези сеизмични вълни. С помощта на тези инструменти могат да бъдат анализирани няколко неща. Вълните се генерират поради вибрации, потрепвания или някакви смущения в земната повърхност. Вече знаем, че P-вълните имат надлъжен характер, което означава, че разпространението на вълната е в същата посока като изместването (или вибрацията) на средата, през която тя пътува. Установено е, че S-вълните имат напречен характер, което означава, че разпространението на вълната е перпендикулярно на посоката на изместване на средата. Следователно напречните вълни могат да се разпространяват само чрез твърда среда, която може да удържи перпендикулярните премествания.

Надлъжни вълниНапречни вълни (любезно изображение: acs.psu.edu)

И така, заключението на целия този анализ? Поперечните вълни (известни още като S-вълни) не могат да пътуват през течности. Но изчакайте, споменах ли само, че външното ни ядро ​​е течно по природа? Учените веднага се хванаха за този аргумент и просто анализирайки сеизмичните вълни, разбраха значението на прекъсването на Гутенберг. По същество той маркира границата, при която S-вълните напълно изчезват (тъй като те не могат да пътуват отвъд нея), което показва течен разтопен характер на външната сърцевина, а също така ни показва, че P-вълните намаляват в скоростта. Така успяхме да картографираме вътрешната структура на Земята на толкова големи дълбочини.

Достигане до финалната граница: Вътрешното ядро

Тръгвайки по-нататък във външното ядро, стигаме до място, наречено прекъсване на Bullen, където отново се срещаме със забележително отличие, твърдото вътрешно ядро. Да! в самия център на Земята лежи плътно метално вътрешно ядро ​​с диаметър около 1220 Km. На тази дълбочина налягането е толкова огромно, че желязото и никелът, присъстващи в сърцевината, могат да съществуват в твърдо състояние, въпреки високата температура. Колко висока е между другото температурата в този момент?

Това е - изчакайте го - огромните 5700 келвина! Първият ред на тази статия, който може би сте сметнали за случаен, сега започва да има някакъв смисъл (превъртете нагоре и проверете дали сте го пропуснали!). Дълбоко под краката ви лежи гореща свирепа метална топка, съперничеща на тази на Слънцето! Колко ужасяващо е това! Тези наблюдения също ни помагат да разберем процеса, чрез който се формират планетите.

Но чакайте, пътуването ни не е приключило. Сега имаме добра представа за всичко, което съществува до центъра на земята, но нещо не е наред. Никаква дискусия за ядрото не е пълна, без да се споменава магнитното поле на Земята. Преди да направим това, ето няколко въпроса за размисъл.

Въпросът, който може да изглежда много тривиално наблюдение, понякога може да доведе до революционни открития.

Замисляли ли сте се защо Земята се върти около оста си? Защо планетите се въртят? По-интересен въпрос би бил защо всички планети се въртят от запад на изток по отношение на оста си, но Венера и Уран се въртят на изток на запад?

Говорейки за въртене, споменах ли, че и нашето вътрешно ядро ​​всъщност се върти в посока изток на запад, и то със скорост по-бърза от въртенето на Земята? Също така, външната течна сърцевина се върти в обратна посока (от запад на изток). Просто отделете малко, за да си представите тези завъртания и колко сложна е цялата система. Тези завъртания се приписват на магнитното поле на Земята.

Откъде идва това магнитно поле? Най-добрата ни теория е от сърцевината, но тук има погрешно схващане. Екстремното нагряване на материал може да има някои интересни ефекти върху него. Време е да се въведе нещо, наречено Curie Point, което по същество е максималната температура, до която определен материал може да запази постоянните си магнитни свойства. Над точката Кюри материалът щеше да загуби целия си магнетизъм. Точката на Кюри от желязо е около 1043 келвина. Не е ли температурата в сърцевината много по-висока от тази?

Ясно е, че твърдата вътрешна желязна сърцевина не е причина за магнитното поле. Произходът на магнитното поле се обяснява с помощта на по-сложна теория на динамото. Това, което буквално се случва, е конвекция, последвана от закона на Ампер в действие във външната течна сърцевина. Ако сте забравили физиката в гимназията, ето ви бърз обобщение: токовият контур може да генерира магнитно поле, а променящото се магнитно поле може да генерира електрически ток в замяна. Тези полета упражняват Лоренцова сила върху заредените частици. Позволете ми да сложа край на този технически джибър и да стигна направо дотам.

Компютърна симулация на магнитното поле на Земята (Просто вижте колко е сложно)

Ако мислите, че сме разбрали всичко добре, абсолютно грешите. Току-що надрасках повърхността на върха на айсберг. Ние буквално не знаем нищо, освен да се преструваме, сякаш го правим! Сега просто ще ви бомбардирам с някои интригуващи въпроси. Знаете ли, че нашето магнитно поле обръща посоката си на всеки няколкостотин хиляди години? Марс дори няма магнитно поле (доколкото знаем). Какво ще кажете за това? Знаете ли за фазата на Т Таури на Слънцето, която би могла да окаже силно влияние при генерирането на магнитното поле на Земята? Има твърде много за обсъждане и ако продължа, тази статия буквално ще се превърне в учебник!

Няколко абзаца по-рано, когато споменах, че пътуването ни още не е приключило, всъщност имах предвид нещо друго, нещо по-причудливо.

Нека въведем вътрешното вътрешно ядро:

Сравнително скорошно изследване показва, че самото вътрешно ядро ​​има друг слой, наречен вътрешно вътрешно ядро! Изглежда, че на учените е омръзнало най-накрая да назовават всички тези слоеве.

КРАТКА ВЪЗМОЖНОСТ: Желязото в най-вътрешната част на вътрешното ядро ​​на Земята (червено) е ориентирано под съвсем различен ъгъл (сини линии) в сравнение с останалата част от вътрешното ядро ​​(оранжево). Новите изследвания сочат, че най-съкровеното вътрешно ядро ​​всъщност се е формирало милиарди години по-рано, отколкото се смяташе досега, малко след формирането на планетата. (ФОТО СЪДЪРЖАНИЕ: ИЗДАТЕЛСКИ УСЛУГИ НА ЛАЧИНА)

Изненадващият факт за този регион е, че железните кристали тук са на оста изток-запад, за разлика от другите части, където са ориентирани по оста север-юг и ние просто не знаем защо.

Може би най-накрая можем да заключим, че на практика сме достигнали истинския център на Земята.

Едно нещо, в което можем да сме сигурни е, че в самия център се намира най-древната точка на нашата планета, място, което символизира сърцето на жива планета. Може би никога няма да го достигнем. Може дори да е по-добре, ако не опитаме. Да изследваш нещо, без да имаш ясна представа за последствията, е риск. Но дали ще спрем преследването си, преди да е станало твърде късно?

Може би. Може би не.

Ето някои връзки за по-нататъшно проучване;

  1. Теорията на динамото: Произход на магнитното поле на планетата
  2. Защо Венера и Уран се въртят в грешната посока?
  3. Къде е магнитното поле на Марс?
  4. Какво е звезда на T-Tauri?
  5. Интересна статия за геомагнитното обръщане

Trivia зад заглавието на статията: За тези, които все още не са го осъзнали, заглавието е извлечено от комбинация от известен роман на Жул Верн (Пътешествие до центъра на Земята) и по-малко познати японски серии от име, „Място по-далеч от Вселената“, което следва историята на група млади хора, които отиват на експедиция до Антарктида. Човек може да се чуди как заглавието може да бъде подвеждащо, но от моя гледна точка, това като цяло означава факта, че може би ние ще изследваме звездите и отвъд някой ден, но по ирония на съдбата ние никога няма да стигнем центъра на Земята. Наистина е като място по-далеч от самата Вселена. Ако го постигнем, това вероятно е краят на човечеството.