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

«Gaia»: новый взгляд на небо «Gaia»: новый взгляд на небо

Что телескоп «Gaia» позволил узнать о нашей Галактике?

Наука и жизнь
5 книг о космосе, которые изменят ваше представление о Вселенной 5 книг о космосе, которые изменят ваше представление о Вселенной

Книги о космосе, которые позволят вам немного разобраться во Вселенной

Популярная механика
Всемирный фарватер Всемирный фарватер

Как люди путешествовали, когда не было авиасообщения

Вокруг света
6 основных ошибок при маскировке темных кругов под глазами: варианты исправления 6 основных ошибок при маскировке темных кругов под глазами: варианты исправления

Как убрать темные круги под глазами и избежать ошибок при маскировке

VOICE
Александр, сын Ярослава Александр, сын Ярослава

Почему мы почти ничего не знаем об Александре Невском

Дилетант
Забытая первая роль Джима Керри потрясла фанатов — комик сдерживал свой талант Забытая первая роль Джима Керри потрясла фанатов — комик сдерживал свой талант

Послужной список Джима Керри открывался очень необычной ролью

Cosmopolitan
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Дофаминовое голодание: панацея от повседневных зависимостей или упорная работа над собой Дофаминовое голодание: панацея от повседневных зависимостей или упорная работа над собой

Сейчас люди нередко обращаются к дофаминовому голоданию

Популярная механика
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Свадебная пластика: топ-3 популярных операций, востребованных у невест Свадебная пластика: топ-3 популярных операций, востребованных у невест

Какую пластическую операцию можно успеть сделать до свадьбы

Cosmopolitan
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
«Обожаю моменты, когда все сминается и рушится»: предприниматель о кризисе, психолог — о предпринимателе «Обожаю моменты, когда все сминается и рушится»: предприниматель о кризисе, психолог — о предпринимателе

«Испытания — способ почувствовать себя живой». Комментарии гештальт-терапевта

Psychologies
Выживут только инфорги Выживут только инфорги

«Инфорги» — люди, которые придут на смену Homo Sapiens

Популярная механика
Здоровое питание и секреты похудения: советы от врачей Здоровое питание и секреты похудения: советы от врачей

В похудении самое главное — никуда не спешить и твердо стоять на своем!

Популярная механика
Может ли цвет настроения стать зелёным? Может ли цвет настроения стать зелёным?

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
Трижды безземельный Трижды безземельный

Среди противников Робин Гуда нередко фигурирует сам принц Джон

Дилетант
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
Арктика стремительно тает: масштабы глобального изменения климата в 7 снимках Арктика стремительно тает: масштабы глобального изменения климата в 7 снимках

Почему и как Арктика тает?

ТехИнсайдер
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
От страха — к новой жизни: научись управлять своим состоянием От страха — к новой жизни: научись управлять своим состоянием

В любые кризисные времена главное поле боя — у нас внутри

Psychologies
На надувной лодке через Атлантику На надувной лодке через Атлантику

Кругосветное плавание безопасной работой не было никогда

Вокруг света
Охотник за Аллой Пугачевой: как певицу преследовал маньяк и что ее спасло Охотник за Аллой Пугачевой: как певицу преследовал маньяк и что ее спасло

Даже «поймав» 15 пуль, беглец продолжил сопротивляться

Cosmopolitan
Блокадный огород Блокадный огород

Как выживал блокадный Ленинград

Дилетант
Мужчины никому не интересны: ученые изучили аудиторию приложений для знакомств и пришли к неутешительным выводам Мужчины никому не интересны: ученые изучили аудиторию приложений для знакомств и пришли к неутешительным выводам

Почему в интернете мужчины получают меньше внимания, чем девушки?

Популярная механика
Эрудиция против поисковиков Эрудиция против поисковиков

Зачем много знать и помнить в эпоху интернета

РБК
Deepfake и как с ним бороться Deepfake и как с ним бороться

Что такое deepfake и опасен ли он на самом деле

Популярная механика
Загадки исчезнувшей цивилизации Загадки исчезнувшей цивилизации

800 лет назад на месте современного Татарстана располагалась Волжская Булгария

Дилетант
Как правильно пить растворимый кофе с пользой для здоровья Как правильно пить растворимый кофе с пользой для здоровья

Все, что вы хотели знать о растворимом кофе, но стеснялись спросить!

Популярная механика
Ипотечная дилемма: брать или не брать? Ипотечная дилемма: брать или не брать?

Вопрос «куда нести деньги из-под дивана» возникает все чаще

Maxim
Как надо воспитывать девушек: цитата Макаренко, актуальная до сих пор Как надо воспитывать девушек: цитата Макаренко, актуальная до сих пор

Способы воспитания, о которых рассказывал Макаренко, актуальны до сих пор

Cosmopolitan
Открыть в приложении