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

Гонка за орбитальный кинематограф Гонка за орбитальный кинематограф

Зачем снимать кино в космосе, если есть компьютерная графика?

Популярная механика
Живые и призраки Живые и призраки

«Post mortem»: хоррор о последствиях Первой мировой

Weekend
Грязь под крышей мира Грязь под крышей мира

Что ждет Катманду в ближайшем будущем?

Вокруг света
Кто виновен в стрельбе в детском саду: рассуждает психиатр Кто виновен в стрельбе в детском саду: рассуждает психиатр

Многие задаются вопросом: почему целью стрелка стал детский сад?

Psychologies
Робин из Локсли Робин из Локсли

О Робин Гуде сложены несколько десятков баллад

Дилетант
5 необычных упражнений против эмоционального выгорания 5 необычных упражнений против эмоционального выгорания

Как избежать эмоционального выгорания в семье?

Psychologies
Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
Омолодит и украсит: как подобрать челку по форме лица Омолодит и украсит: как подобрать челку по форме лица

Уак правильно подобрать челку по форме лица?

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
Метеорологи научились предсказывать аномальную жару на море в течение сезона Метеорологи научились предсказывать аномальную жару на море в течение сезона

Морскими волнами тепла называют периоды экстремально высокой температуры воды

N+1
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Псковское диво: 9 фактов о Чудском озере Псковское диво: 9 фактов о Чудском озере

Водоем, поделенный между Россией и Эстонией, еще называют морем

Вокруг света
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
«Не могу понять и принять себя: все вокруг вызывает раздражение и ненависть» «Не могу понять и принять себя: все вокруг вызывает раздражение и ненависть»

Как злость помогает нам лучше понять наши потребности

Psychologies
Может ли цвет настроения стать зелёным? Может ли цвет настроения стать зелёным?

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
15 признаков того, что вы пьете недостаточно жидкости: восстанавливаем водный баланс 15 признаков того, что вы пьете недостаточно жидкости: восстанавливаем водный баланс

Достаточно ли вы пьете воды?

Популярная механика
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

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

Популярная механика
5 простых операций с ПК, чтобы ваш компьютер работал быстро и без сбоев 5 простых операций с ПК, чтобы ваш компьютер работал быстро и без сбоев

Как правильно ухаживать за компьютером, чтобы он прослужил вам как можно дольше

CHIP
Выживут только инфорги Выживут только инфорги

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

Популярная механика
Мерцающий огонь добавил динамики палеолитическим гравюрам Мерцающий огонь добавил динамики палеолитическим гравюрам

Ученые исследовали гравюры мадленской археологической культуры

N+1
Криптоутки Криптоутки

Сегодня DApp-игры – один из самых быстрорастущих рынков

Популярная механика
«Я заботился о своих партнершах, а они от меня уходили» «Я заботился о своих партнершах, а они от меня уходили»

Как корректно проанализировать собственные отношения?

Psychologies
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Почему у некоторых телефонов плохо работает датчик приближения Почему у некоторых телефонов плохо работает датчик приближения

Включается экран смартфона во время разговора? Виноват датчик приближения

CHIP
Вольный город Данциг и польская почта Вольный город Данциг и польская почта

Данциг существовал как независимое государство между двумя мировыми войнами

Дилетант
Голоса в голове: что такое субличности и как они меняют наше представление о себе Голоса в голове: что такое субличности и как они меняют наше представление о себе

Отрывок из книги «Мои разные «я» — Ричард Шварц бросает вызов теории «мономозга»

Forbes
Монарх под видом демократа Монарх под видом демократа

Октавиан Август не стал повторять ошибок Цезаря

Дилетант
Спят на коровах и не расстаются с автоматами: как живет племя мундари в Южном Судане Спят на коровах и не расстаются с автоматами: как живет племя мундари в Южном Судане

Попасть к этому племени очень сложно, зато можно посмотреть наши фото!

Вокруг света
Большое яблоко: история московского агентства недвижимости, которое меняет рынок Большое яблоко: история московского агентства недвижимости, которое меняет рынок

Основатель Apple Real Estate — почему продажи в недвижимости не самое главное

Inc.
10 главных запретов в СССР, которые кажутся нам дикими 10 главных запретов в СССР, которые кажутся нам дикими

В СССР хватало моментов, которые мы с вами ни за что бы не хотели повторить

Cosmopolitan
Открыть в приложении