Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизньНаука

Земля. Прятки под мантией

Геофизик сделал шокирующее открытие: ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается, и скоро Земля погибнет. Единственный способ перезапустить ядро и спасти планету заключается в том, чтобы отправиться в глубь Земли на уникальном термостойком корабле и взорвать там ядерный заряд…

Записала Наталия Лескова

Земля на самых ранних этапах своего развития была совсем не похожа на ту «голубую планету», на которой впоследствии зародилась жизнь. И тем более удивительно, что на месте океана раскалённой магмы спустя десятки и даже сотни миллионов лет смог появиться океан с водой.

Апокалиптичных сценариев такого рода у режиссёров фильмов-катастроф припасено на десятилетия вперёд. Но у нашей планеты тоже найдётся чем нас удивить. Например, до сих пор непонятно, как на Земле появились океаны. О том, как необычные свойства одного вещества помогли по-новому взглянуть на недра Земли, рассказывает доктор физико-математических наук Артём ОГАНОВ, профессор Сколтеха.

До сих пор человечеству удалось продвинуться в деле изучения глубоких недр собственной планеты совсем ненамного. Самая глубокая скважина — чуть более 12 километров. Это Кольская сверхглубокая, знаменитый и очень дорогой советский проект, его рекорд до сих пор не превзойдён. Но, учитывая, что радиус Земли почти 6400 км, эта дюжина километров, конечно, совсем мелочи. Перспектива добурить до центра Земли крайне призрачна.

О строении и составе нашей планеты мы знаем, вероятно, меньше, чем о составе и строении далёких звёзд, и на то есть причины. Судя по всему, поверхность звезды напрямую связана с её внутренними областями. Поэтому данные о размере и массе звезды, а также о температуре её поверхности могут подсказать, как эта звезда устроена и эволюционирует. А поверхность и внутренности Земли имеют совершенно разный состав, и о том, что находится в ядре Земли, по составу земной коры догадаться практически невозможно.

Если посмотреть в целом, то о глубинных областях Земли у нас есть совсем немного прямых данных. Например, рассказать о недрах могут кусочки пород, привнесённых с глубин магматическими процессами, — так называемые ксенолиты, вырванные восходящей магмой с относительно небольших глубин. Или включения в алмазах, которые образуются в мантии и во время своего роста тоже захватывают кусочки окружающей среды. Всё это даёт пусть ограниченный, но крайне ценный источник информации о глубоких слоях Земли.

Остальное — косвенные данные. Мы знаем размер Земли, её массу, а отсюда знаем среднюю плотность вещества планеты. Нам известен момент инерции Земли, который однозначно указывает на сильную концентрацию плотности в её ядре. Из этого следует, что Земля — не однородный бильярдный шар: в центре её находится что-то очень плотное. И это что-то состоит преимущественно из железа.

Из спектральных данных можно оценить распространённость элементов во Вселенной. Мы также знаем состав самых примитивных метеоритов — углистых хондритов. Это те древние кусочки вещества, из которых слепились, как снежки, будущие планеты земной группы, и потом уже в них начались процессы химической дифференциации, благодаря которым у планеты выделилось ядро. Если мысленно перемешать современную Землю в гигантском миксере, то мы получим вещество с составом того самого углистого хондрита — правда, за вычетом определённого количества летучих элементов, которые испарились в периоды сильного разогрева планеты.

Модель хранения воды в недрах Земли: (a) — на ранних стадиях формирования ядра, (b) — после образования ядра Земли. Рисунок из статьи: Li H.-F., Oganov A. R. et al. Ultrahigh-pressure magnesium hydrosilicates as reservoirs of water in early Earth // Phys. Rev. Lett. 128, 035703, January 2022.

Ещё один важный источник нашего знания о внутреннем устройстве Земли — это сейсмические данные. Сейсмические волны, порождённые землетрясениями или ядерными взрывами, проходят сквозь Землю и фиксируются многочисленными сейсмическими станциями на поверхности планеты. Анализируя время прохождения волн, можно определить, например, как меняется плотность породы с глубиной.

Оказалось, что Земля устроена, как луковица — у неё много оболочек, и сейсмологи до сих пор продолжают открывать новые. В 1906 году британский геолог Ричард Диксон Олдхэм выделил ядро Земли. Затем, в 1926 году геофизик Гарольд Джеффрис доказал, что ядро Земли жидкое, поскольку в нём распространяются звуковые волны только одного типа, продольные, а сдвиговые — нет. А в 1936 году сейсмолог из Дании Инге Леманн обнаружила, что внутри жидкого ядра есть твёрдое внутреннее ядро. Совсем недавно выяснилось, что и внутреннее ядро имеет сложную структуру, и она до сих пор не имеет надёжного объяснения.

Параллельно геофизики открыли и сложную структуру мантии Земли — она тоже состоит из нескольких оболочек. Эти оболочки отделяются друг от друга сейсмическими границами, на которых из-за скачкообразных изменений свойств мантии — плотности или скорости распространения волн — отражаются сейсмические волны.

Хоть и с большой погрешностью, но известна электропроводность вещества мантии и его вязкость в зависимости от глубины.

С высокой точностью известно распределение плотности земного вещества и распределение давления с глубиной. При этом мы не знаем точного распределения температур в глубинах Земли и в самых важных чертах понимаем, какое там находится вещество. Исходя из распространённости различных элементов во Вселенной и в углистых хондритах, а также зная их свойства, учёные пришли к выводу, что мантия — это силикатная порода, а ядро Земли представляет собой богатый железом сплав.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

15 фигурантов и их судьбы 15 фигурантов и их судьбы

Каждый из них оказался навеки проклят за преступления против человечности

Дилетант
Лучшие драматические роли Джима Керри Лучшие драматические роли Джима Керри

Вспоминаем непривычно серьезные роли Джима Керри

Maxim
Технарь и гуманитарий. Откуда взялась эта пара? Технарь и гуманитарий. Откуда взялась эта пара?

Наука жёстко делится русским языковым сознанием на два материка

Наука и жизнь
Травоядный хищник, или Как большие панды приспособились к бамбуку Травоядный хищник, или Как большие панды приспособились к бамбуку

Удивительное исключение из хищников: травоядная большая панда

Наука и жизнь
Космические тоннели Космические тоннели

Существуют ли кротовые норы?

Популярная механика
Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо

Можно ли построить планер, который взлетает с помощью винта?

Популярная механика
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Самый смертоносный остров на Земле: бывший остров Возрождения на границе Казахстана и Узбекистана Самый смертоносный остров на Земле: бывший остров Возрождения на границе Казахстана и Узбекистана

СССР создал опаснейшее место, и оно до сих пор в полном расцвете злодейских сил

Maxim
Может ли цвет настроения стать зелёным? Может ли цвет настроения стать зелёным?

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
Страстная пятница: в чем ее символика и как она помогает нам сегодня Страстная пятница: в чем ее символика и как она помогает нам сегодня

Как библейская история может поддержать нас в трудные времена?

Psychologies
Насекомые — пища на все времена Насекомые — пища на все времена

Поедание насекомых стимулировало трудовую деятельность наших предков

Наука и жизнь
Высоко-высоко в горах: что таят села-призраки в Дагестане Высоко-высоко в горах: что таят села-призраки в Дагестане

Все, что осталось от древних аулов на вершинах кавказских гор

Вокруг света
Биолог на Марсе Биолог на Марсе

Первый неамериканский марсоход: Rosalind Franklin в поисках воды и жизни

Популярная механика
«Я горный гид»: честный рассказ о своей профессии «могильщика спортивного альпинизма» «Я горный гид»: честный рассказ о своей профессии «могильщика спортивного альпинизма»

Александр Абрамов стал одним из первых горных гидов в России

Вокруг света
Человек, который слишком много знал: 9 мифов об Альфреде Хичкоке Человек, который слишком много знал: 9 мифов об Альфреде Хичкоке

Правда и мифы о мастере саспенса

Вокруг света
Одеяло убежало: как организовать сон с партнером, чтобы все выспались Одеяло убежало: как организовать сон с партнером, чтобы все выспались

Лучше спать вместе или порознь? Под одним одеялом или под разными?

Psychologies
Преступление и «Казнь»: каким получился дебютный фильм Ладо Кватании Преступление и «Казнь»: каким получился дебютный фильм Ладо Кватании

Почему интересный криминальный триллер «Казнь» не без греха

РБК
Нейтральные атомы справились с решением оптимизационных задач Нейтральные атомы справились с решением оптимизационных задач

В отличие предшественников, авторский вычислитель оказался более стабильным

N+1
Худеем с удовольствием: поможет ли секс потерять несколько лишних килограммов Худеем с удовольствием: поможет ли секс потерять несколько лишних килограммов

Утром кекс, вечером секс — и красивая фигура не заставит себя долго ждать

Psychologies
7 опасных заболеваний, которые врачи могут определить по запаху 7 опасных заболеваний, которые врачи могут определить по запаху

Отказ печени, диабет, некоторые формы рака — как их определить по запаху?

Популярная механика
Призывная комиссия: почему служба в армии приводит к экономическим издержкам Призывная комиссия: почему служба в армии приводит к экономическим издержкам

Призыв наносит существенный вред как призывникам так и экономике страны

Forbes
Физики проверили теорию с помощью колебаний гелиевого конденсата Физики проверили теорию с помощью колебаний гелиевого конденсата

Физики поставили новый рекорд точности

N+1
Сати Казанова: «Жизнь рядом со Стефано стала легкой и радостной» Сати Казанова: «Жизнь рядом со Стефано стала легкой и радостной»

Сати Казанова – одна из самых ярких бывших участниц группы «Фабрика»

Лиза
Финансовое поведение и стресс: почему позитивное мышление — плохой помощник Финансовое поведение и стресс: почему позитивное мышление — плохой помощник

Как правильно выходить из кризисных ситуаций

Forbes
Как Грант Петти стал миллиардером благодаря производству кинооборудования Как Грант Петти стал миллиардером благодаря производству кинооборудования

Как презрение к аутсорсингу и армия ютуберов могут привести бизнес к процветанию

Forbes
Нитрид галлия идет на смену кремнию Нитрид галлия идет на смену кремнию

Самый совершенный в мире транзистор создают ученые из России

Эксперт
Культура свежести: почему девушки в Японии практически ничем не пахнут Культура свежести: почему девушки в Японии практически ничем не пахнут

Чем пахнут японские женщины? Вы удивитесь, но практически ничем

Популярная механика
Цех начинается в студии Цех начинается в студии

В российских дизайн-центрах наблюдается приток заказчиков

Эксперт
Палеонтологи описали живших 11,5 миллиона лет назад нелетающих лебедей-фильтраторов Палеонтологи описали живших 11,5 миллиона лет назад нелетающих лебедей-фильтраторов

Крылья и хвост этих лебедей формировали «колыбель» для птенцов

N+1
«В декрете перестала радоваться жизни — мне никто не помогает» «В декрете перестала радоваться жизни — мне никто не помогает»

Для молодой мамы нормально временами ощущать усталость и упадок сил

Psychologies
Открыть в приложении