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

Драма 1921 года Драма 1921 года

Страшные подробности царь-голода в Советской России 1921 года

Дилетант
Ветвление света в мыльной пленке оказалось чувствительно к когерентности Ветвление света в мыльной пленке оказалось чувствительно к когерентности

Физики исследовали ветвление световых лучей в мыльных пленках

N+1
Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород? Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород?

Может ли что-то настоящее проходить сквозь стены?

Наука и жизнь
Почему мы чувствуем упадок сил: 5 возможных причин постоянной усталости Почему мы чувствуем упадок сил: 5 возможных причин постоянной усталости

Вы хорошо спите, правильно питаетесь и все-таки чувствуете упадок сил?

Популярная механика
Робин из Локсли Робин из Локсли

О Робин Гуде сложены несколько десятков баллад

Дилетант
Что делать, если увидели дельфина в открытом море: можно ли плыть к нему Что делать, если увидели дельфина в открытом море: можно ли плыть к нему

Что будет, если вы встретите диких дельфинов в открытом море?

Популярная механика
Где лечиться? Где лечиться?

В какую поликлинику идти – государственную или частную

Домашний Очаг
Уникальный российский радар ДОН-2H: «пирамида», охраняющее воздушное пространство Уникальный российский радар ДОН-2H: «пирамида», охраняющее воздушное пространство

Не имеющая аналогов в мире радиолокационная станция «ДОН-2Н»

ТехИнсайдер
Может ли цвет настроения стать зелёным? Может ли цвет настроения стать зелёным?

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
Уважать себя: что это значит? Уважать себя: что это значит?

Что такое «чувство собственного достоинства»?

Psychologies
Выживут только инфорги Выживут только инфорги

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

Популярная механика
Вы уверены, что все про них знаете? 15 занимательных фактов про собак Вы уверены, что все про них знаете? 15 занимательных фактов про собак

Почти в каждой квартире есть сожитель, который слегка оброс шерстью

Популярная механика
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
4 способа управления гневом 4 способа управления гневом

Нужен ли на самом деле человеку гнев? При чем тут эмоциональный интеллект?

СНОБ
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

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

Популярная механика
Диета минус 60: принципы, меню, рецепты и отзывы Диета минус 60: принципы, меню, рецепты и отзывы

Популярная «Диета минус 60»: действительно ли она работает?

VOICE
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
Похудеть за месяц: тебе помогут 5 изменений диеты и спорт Похудеть за месяц: тебе помогут 5 изменений диеты и спорт

Через месяц тебя ждет долгожданный отпуск, а фигура все еще далека от идеала?

VOICE
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Сушите весла Сушите весла

Почему ограничения изменят рынок суперъяхт во всем мире и помешают его развитию

Forbes Life
Дело «баронессы де Сталь» Дело «баронессы де Сталь»

Лидия де Шталь — советская шпионка и «бацилла большевизма»

Дилетант
Николай Козак: «Без Ленки ничего не достиг бы в жизни» Николай Козак: «Без Ленки ничего не достиг бы в жизни»

Знаю, что расшибусь, но сделаю, потому что парень из села

Караван историй
Человек, который придумывает будущее Человек, который придумывает будущее

Компания с российскими корнями разрабатывает уникальные технологии для авто

Популярная механика
Что делать, если мужчина охладел в постели Что делать, если мужчина охладел в постели

Партнер теряет к тебе сексуальный интерес? SOS: куда бежать и что предпринимать?

Лиза
Это у нас в крови Это у нас в крови

В наших венах — не просто кровь, а настоящие информационные потоки

Men’s Health
Как создать «умное» производство с роботами: пошаговое руководство для бизнеса Как создать «умное» производство с роботами: пошаговое руководство для бизнеса

Роботы могут работать на любом заводе, выполняя монотонные или опасные задачи.

Популярная механика
Стратосферный турист Стратосферный турист

Звездное небо над головой и далекая Земля внизу – вид из стратосферы

Популярная механика
Детская жестокость и стадный инстинкт: почему семилеток так привлекает смерть? Детская жестокость и стадный инстинкт: почему семилеток так привлекает смерть?

Стоит ли пугаться, если ваш ребенок желает смерти персонажу фильма или книги?

Psychologies
Физики из CMS уточнили массу топ-кварка Физики из CMS уточнили массу топ-кварка

Повторная обработка части данных о рождении топ-кварковых пар

N+1
Как защитить психику ребенка во время кризиса? Как защитить психику ребенка во время кризиса?

Как помочь детям справиться с кризисом?

Psychologies
Открыть в приложении