Jak gorące jest jądro Ziemi? I skąd my to właściwie wiemy?
Głęboko pod naszymi stopami bije serce planety, którego temperatura dorównuje powierzchni Słońca. Choć dzielą nas od niego tysiące kilometrów skał, to właśnie ten piekielny piec chroni ludzkość przed zagładą w kosmicznej próżni. Naukowcy, za pomocą diamentowych kowadełek i fal sejsmicznych, zdołali zajrzeć do wnętrza Ziemi bez wykonywania ani jednego odwiertu. Tak długo na to czekaliśmy.
Ludzkość zdołała wysłać sondy na krańce Układu Słonecznego i sfotografować odległe galaktyki, jednak wnętrze naszej własnej planety wciąż pozostaje jedną z najbardziej nieuchwytnych zagadek. Najgłębszy wykonany przez ludzi odwiert, czyli Odwiert Kolski w Rosji, osiągnął zaledwie 12 262 metry – a to stanowi zaledwie delikatne draśnięcie w grubej skorupie ziemskiej. Aby dowiedzieć się, co kryje się tysiące kilometrów głębiej, geolodzy i fizycy musieli zamienić tradycyjne narzędzia na potężne lasery oraz symulacje laboratoryjne. Dzięki ich pracy wiemy, że nasze istnienie zawdzięczamy termicznej anomalii. Jak działa nasz ziemski „piec”? Gdy Ziemia formowała się około 4,5 miliarda lat temu, była jedynie wirującą, stopioną masą skalną. Z upływem czasu do głosu doszła grawitacja: najcięższe pierwiastki, przede wszystkim żelazo i nikiel, zaczęły opadać ku samemu centrum, tworząc pierwotne jądro. Dzisiaj ta struktura dzieli się na dwie wyraźne warstwy. Pierwszą jest płynne jądro zewnętrzne, które rozpoczyna się na głębokości około 2900 kilometrów pod powierzchnią i rozciąga na grubość kolejnych 2200 kilometrów. Głębiej, dokładnie 5150 kilometrów pod naszymi stopami, znajduje się stałe jądro wewnętrzne o promieniu rzędu 1220 kilometrów. Jak gorąco jest w tym odizolowanym „piecu”? Eksperci szacują, że na granicy jądra wewnętrznego i zewnętrznego temperatura osiąga od 5000 do ponad 5500 stopni Celsjusza. To wartość niemal identyczna z temperaturą panującą na powierzchni Słońca. To niesamowite, że tak potężne źródło ciepła znajduje się tak blisko nas. Diamentowe kowadełka i sejsmiczne fale Skoro nikt nigdy nie pobrał próbki z jądra Ziemi, skąd naukowcy mają tak precyzyjne dane? Jak wyjaśnia prof. Shichun Huang, nasza wiedza to w dużej mierze efekt niezwykle trafnych wniosków naukowych opartych na trzech filarach. Po pierwsze, badacze przeanalizowali skład chemiczny meteorytów, co pozwoliło dowieść, że jądro składa się w około 85% z żelaza. Po drugie, zbadali precyzyjnie, jak fale sejsmiczne generowane przez trzęsienia ziemi uginają się lub całkowicie zanikają, przechodząc przez płynne wnętrze globu. Największym wyzwaniem było jednak zrozumienie fizyki żelaza poddanego ekstremalnemu ciśnieniu. Na powierzchni Ziemi czyste żelazo topi się w temperaturze 1538 stopni Celsjusza. Jednak w głębi planety panuje gigantyczny nacisk, który dramatycznie podnosi temperaturę topnienia większości substancji. To właśnie dlatego jądro wewnętrzne – mimo piekielnego upału – pozostaje w stanie stałym. Tak wynika ze stanu obecnej wiedzy, chociaż wiemy też, że może to potencjalnie w przyszłości ulegać zmianom. Aby to zbadać w laboratorium, prof. fizyki mineralnej Quentin Williams z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz wraz z zespołami badawczymi wykorzystał niezwykłą technologię. Naukowcy ścisnęli drobiny żelaza między dwoma diamentami (w tzw. komorach z diamentowymi kowadełkami), generując potężne ciśnienie, a następnie podgrzali metal laserem. Inne eksperymenty polegały na uderzaniu w próbki pociskami o ogromnej prędkości, wywołującymi fale uderzeniowe. Wykresy uzyskane z tych doświadczeń pozwoliły precyzyjnie oszacować graniczną temperaturę topnienia żelaza w warunkach panujących we wnętrzu Ziemi. Dlaczego nasz los zależy od jądra Ziemi? To pamiątka po wielkim zderzeniu Niezwykle wysoka temperatura jądra to w dużej mierze pamiątka po gwałtownych narodzinach naszej planety, kiedy to energia grawitacyjna została przekształcona w ciepło. Co więcej, naukowcy uważają, że we wczesnym stadium rozwoju w protoplanetę uderzył obiekt wielkości Marsa, co wpompowało w jej wnętrze gigantyczne ilości dodatkowej energii termicznej. Część uczonych sugeruje również, że stałym paliwem dla tego pieca jest rozpad pierwiastków promieniotwórczych (potasu, uranu i toru), choć ten wątek wciąż budzi debaty w środowisku akademickim. Ta gigantyczna akumulacja energii sprawiła, że Ziemia zyskała wyjątkową cechę na tle innych skalistych globów Układu Słonecznego: bardzo powoli oddaje energię w przestrzeń kosmiczną. Jak zauważa Quentin Williams, nasza planeta po prostu „nie radzi sobie z ochładzaniem”. To właśnie ta niedoskonałość pozwala nam przetrwać. Ciepło z jądra napędza bowiem ruchy płyt tektonicznych, które bezustannie odświeżają powierzchnię planety, uwalniając składniki odżywcze i tworząc stabilne środowisko dla ewolucji życia. Co najważniejsze, rotujące, płynne jądro zewnętrzne działa jak gigantyczne dynamo, które generuje ziemskie pole magnetyczne. Bez tej niewidzialnej tarczy niszczycielski wiatr słoneczny dawno zdmuchnąłby naszą atmosferę i spalił wszelkie formy życia. – Jeśli zależy ci na życiu, powinieneś dbać o to, co dzieje się wewnątrz Ziemi – podsumowuje prof. Huang. Źródło: Live Science Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Tajemnicze ruchy we wnętrzu Ziemi. Wywołały olbrzymią anomalię grawitacyjną
Tego zjawiska nikt z nas nie odczuł: pokazała je dopiero analiza danych. W 2007 roku grawitacja Ziemi uległa gwałtownym fluktuacjom na ogromnym obszarze. Naukowcy właśnie znaleźli rozwiązanie tej zagadki: kryje się ono głęboko we wnętrzu naszej planety.
W 2007 roku satelity krążące wokół Ziemi zarejestrowały zaskakujące zjawisko: nad wschodnim Atlantykiem pojawiła się olbrzymia anomalia grawitacyjna. Zjawisko obejmowało obszar wielkości kontynentu, po czym zupełnie zanikło. Dla ludzi było nieodczuwalne, odkryto je dopiero niedawno w danych z misji kosmicznej GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), prowadzonej przez NASA i DLR w latach 2002–2017. Co zmierzyły satelity misji GRACE? GRACE składała się z dwóch satelitów, które mierzyły minimalne zmiany odległości między sobą spowodowane lokalnymi różnicami w sile grawitacji Ziemi. Mogły w ten sposób rejestrować zmiany masy na powierzchni planety – np. topnienie lodowców, podnoszenie poziomu mórz czy przesunięcia wód gruntowych. Zespół geofizyczki Charlotte Gaugne Gouranton z Université Paris Cité przypuszczał jednak, że satelity mogły uchwycić także procesy zachodzące w głębi Ziemi. I tak właśnie się stało. Analiza danych z lat 2006–2008 ujawniła niezwykły wzorzec: w styczniu 2007 roku nad Oceanem Atlantyckim pojawił się ogromny obszar o oscylującej grawitacji, rozciągający się na 7 tys. km. Zmiany grawitacji wskazywały nie na prosty ubytek czy przyrost masy, lecz na jej gwałtowne przemieszczenie. Co więcej, w tym samym czasie w tym samym rejonie zarejestrowano tzw. geomagnetic jerk – nagłą zmianę pola magnetycznego Ziemi związaną z głębokimi procesami w pobliżu jądra planety. Odrzucone hipotezy i zaskakujące wnioski Badacze rozważali kilka możliwości, m.in. przesunięcie wód oceanicznych lub gruntowych. Modele wykazały jednak, że ilość wody zdolna wywołać obserwowany efekt byłaby fizycznie niemożliwa. Uwaga naukowców skupiła się więc na tym, co się dzieje głęboko we wnętrzu Ziemi. Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem okazała się przemiana fazowa minerału dominującego w płaszczu Ziemi: bridgmanitu ((Mg,Fe)SiO₃). Na granicy jądra i płaszcza, w ekstremalnym ciśnieniu i temperaturze, jego struktura krystaliczna może przejść z formy perowskitowej w post-perowskitową. Towarzyszy temu nagła zmiana gęstości, co skutkuje szybkim przemieszczeniem masy i silnym zaburzeniem pola grawitacyjnego. Proces ten mógł też wpłynąć na przepływy w jądrze, wywołując odnotowaną anomalię geomagnetyczną. Bogate życie wewnętrzne Ziemi Co istotne, miejsce potencjalnej przemiany fazowej znajdowało się bardzo blisko tajemniczych „bąbli” materii o odmiennych właściwościach, zidentyfikowanych wcześniej dzięki badaniom sejsmicznym. Wygląda więc na to, że „bąble” i przemiana fazowa bridgmanitu mają ze sobą jakiś związek. Odkrycie to rodzi nowe pytania o dynamikę wnętrza Ziemi: jak często takie zdarzenia występują, jaki mają wpływ na pole grawitacyjne i magnetyczne oraz jak wiążą się z anomaliami sejsmicznymi? Jak widać, wewnętrzne życie Ziemi jest dużo bardziej dynamiczne, niż sądziliśmy, a jej przyciąganie wcale nie jest stałe. Źródło: Geophysical Research Letters Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Tego lata dni są najkrótsze w historii pomiarów. To dlatego, że Ziemia obraca się szybciej
Najkrótsze dni w historii nowoczesnych pomiarów zaskoczyły naukowców. Choć zmiany są mikroskopijne, ich konsekwencje mogą sięgać kluczowych technologii i prognoz klimatycznych.
Spis treść: Co powoduje przyspieszenie obrotu Ziemi? Czy kiedyś dzień był jeszcze krótszy? Jakie mogą być skutki tych zmian? Czy klimat może wpływać na długość dnia? Na całej półkuli północnej ludzie chłoną długie godziny letniego światła dziennego, nie mając pojęcia, że doświadczają jednych z najkrótszych dni od początku współczesnego pomiaru czasu – krótszych o około milisekundę. 9 lipca był najkrótszym dniem roku, ponieważ Ziemia obracała się szybciej – o 1,34 milisekundy szybciej niż standardowy, 24-godzinny obrót, według danych Międzynarodowej Służby Obrotu Ziemi i Układów Odniesienia (IERS) oraz Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. Przewiduje się, że tego lata wystąpią jeszcze dwa historycznie krótkie dni – dzisiaj, 22 lipca i 5 sierpnia. Wahania prędkości obrotu Ziemi nie są niczym niezwykłym, ale naukowcy rozważają powody stojące za niedawnym wzrostem liczby szybszych rotacji. – W ciągu ostatniej dekady średnia długość dnia w większości przypadków ulegała skróceniu. Było to szczególnie zauważalne w ciągu ostatnich pięciu lat, kiedy to czasami dzień trwał mniej niż 24 godziny – mówi Nicholas Stamatakos, astronom z Departamentu Orientacji Ziemi w Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. Co powoduje przyspieszenie obrotu Ziemi? Wariacje w rotacji Ziemi są wynikiem skomplikowanego zestawu czynników, ale naukowcy wskazują kilka z nich jako szczególnie istotne. Księżyc wpływa na Ziemię różnie w zależności od swojej pozycji na orbicie. Gdy dwa razy w miesiącu znajduje się blisko równika, jego siła grawitacyjna nieco spowalnia obrót Ziemi. Jednak Księżyc również zbliża się do biegunów dwa razy w miesiącu, a w tych momentach jego grawitacja pomaga Ziemi obracać się nieco szybciej. Nasza planeta i atmosfera obracają się synchronicznie, dzieląc moment pędu, którego nie da się zmienić, działając tylko na jeden z tych dwóch elementów. Atmosfera obraca się wolniej latem z powodu zmian w prądzie strumieniowym. Oznacza to, że planeta musi przyspieszyć, aby zrekompensować tę różnicę i utrzymać całkowity moment pędu na stałym poziomie. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/z-jadra-ziemi-wycieka-niezwykle-rzadki-i-niezwykle-cenny-pierwiastek-hel-3-to-geologiczny-cud-natury-fot-getty-images-ca0b6e3.jpeg" width="938" height="528" alt="Wewnętrzne jądro Ziemi zacznie obracać się w przeciwnym kierunku? Wiele na to wskazuje, twierdzą naukowcy (fot. Getty Images)" title="Wewnętrzne jądro Ziemi zacznie obracać się w przeciwnym kierunku? Wiele na to wskazuje, twierdzą naukowcy (fot. Getty Images)" /> Wewnątrz planety również dzieje się coś dziwnego, czego fizycy nie potrafią w pełni wyjaśnić. Z jakiegoś powodu jądro Ziemi zwalnia od ostatnich 50 lat, a żeby utrzymać moment pędu, stała część Ziemi znajdująca się powyżej jądra musi obracać się nieco szybciej. – Nie wiemy, dlaczego tak się dzieje ani co jądro może zrobić w przyszłości – mówi Duncan Agnew, geofizyk z Instytutu Oceanografii im. Scrippsa. Czy kiedyś dzień był jeszcze krótszy? Ostatnie lata przyniosły najkrótsze dni od momentu rozpoczęcia pomiarów czasu atomowego w 1955 roku, ale nie są to nawet zbliżone do najkrótszych dni w historii Ziemi. Średnio rzecz biorąc, dni na Ziemi wydłużały się przez kilka miliardów lat. Odkąd uformował się Księżyc, jego grawitacja i wpływ na pływy oceaniczne stopniowo spowalniają tempo obrotu Ziemi. Analiza starożytnych muszli małży z ery dinozaurów ujawnia, że 70 milionów lat temu rok liczył 372 dni, a dzień trwał zaledwie 23,5 godziny. Skamieniałe koralowce sprzed 430 milionów lat sugerują, że znacznie częstsze wschody i zachody słońca występowały w ciągu doby trwającej 21 godzin. Nawet jeśli długoterminowy trend prowadzi do wydłużania dni, krótkoterminowe fluktuacje powodowały wiele okresów z krótszymi dniami. – Wszystkie dni były krótsze niż te w latach 20. XIX wieku i mniej więcej od 1865 do 1880 r. Według danych IERS faktycznie krótsze dni wystąpiły w czerwcu/sierpniu 2022 roku oraz czerwcu 2024 roku – mówi Agnew. Jakie mogą być skutki tych zmian? Dni długiego światła dziennego są oczywiste, jak te wokół przesilenia letniego. Podobnie oczywiste są długie, zimne noce przed i po 21 grudnia. Ale gdyby cykl 24-godzinny Ziemi został skrócony o mrugnięcie oka, prawdopodobnie byś tego nie zauważył: mrugnięcie trwa od 100 do 400 milisekund, podczas gdy różnica w długości dnia to zaledwie około 1 milisekundy. – Pojedynczy, odosobniony krótszy dzień ma znaczenie tylko dla astronomów i innych specjalistów – mówi Judah Levine. Astronomowie potrzebują niezwykle precyzyjnych pomiarów czasu, aby zrozumieć pozycje i ruchy ciał niebieskich oraz zjawisk astronomicznych – drobne nieścisłości mogą prowadzić do poważnych błędów. Gdy utracony czas przez skrócone dni zaczyna się kumulować, mierzący czas dodają dodatkową sekundę do bieżącego zegara, by czas astronomiczny znów był zgodny z czasem atomowym. To nazywa się sekundą przestępną, która jest dodawana mniej więcej raz na półtora roku od 1972 roku – większość ludzi również tego nie zauważa. Sekundy przestępne sprawiały problemy komputerom, systemom GPS i telekomunikacji – najbardziej zauważalnie w 2012 roku. Bezprecedensowa ujemna sekunda przestępna może okazać się jeszcze bardziej problematyczna, ponieważ systemy oprogramowania mogą zakładać, że czas zawsze płynie w jednym kierunku. Czy klimat może wpływać na długość dnia? Badania sugerują, że czynniki takie jak topniejący lód, podnoszące się morza i wyczerpane zasoby wód gruntowych zmieniają masę Ziemi i spowalniają jej obrót. To spowalnia jej rotację w taki sam sposób, w jaki łyżwiarka obniża ramiona znad głowy, aby wyhamować swój obrót. Historycznie rzecz biorąc, takie zmiany były wynikiem naturalnych cykli, ale para badań finansowanych przez NASA sugeruje, że czas sam w sobie może odczuwać wpływ zmian klimatycznych na Ziemi. – Nasza analiza pokazuje, że w ubiegłym stuleciu współczesne zmiany klimatu same przyczyniły się do wydłużenia dnia o około 0,6 do 0,7 milisekundy – mówi Surendra Adhikari z Jet Propulsion Laboratory. Takie spowolnienie może być sprzeczne z czynnikami, które ostatnio przyspieszają obrót Ziemi, co uwidacznia złożoność rotacji planety. Stamatakos podkreśla, że choć obserwowaliśmy zmiany w obrocie Ziemi od wieków, skomplikowane powiązania ich różnych przyczyn wciąż stanowią wyzwanie dla naukowców — szczególnie przy prognozach na przyszłość. –Dokładne przewidywania długości dnia na okres dłuższy niż sześć miesięcy nie są możliwe” ze względu na niepełne zrozumienie wszystkich tych zjawisk geodezyjnych – ostrzega. Więc choć słońce nadal będzie wschodzić jutro, trudno powiedzieć dokładnie, jak długo potrwa dzień. Źródło: National Geographic
Złoto z jądra Ziemi wycieka na powierzchnię naszej planety
Ilość złota w metalowym jądrze Ziemi jest tak duża, że można byłoby nim pokryć wszystkie kontynenty półmetrową warstwą. Metale szlachetne przeciekają z jądra i przedostają się bliżej powierzchni. Nie oznacza to jednak, że łatwo jest po nie sięgnąć.
Spis treści: Metalowe jądro Ziemi Wędrówki wewnątrz Ziemi Kosmiczne izotopy Nowe badanie izotopów znalezionych w skałach wulkanicznych, ujawniło, w jaki sposób metale szlachetne wydostały się spod warstwy litosfery. Wygląda na to, że wyciekły z jądra, zanim rozpoczęły długą, długą podróż na powierzchnię, niesione przez konwekcyjną magmę. Metalowe jądro Ziemi Zanim to jednak rozważymy, zacznijmy od podstaw. Jądro Ziemi ukształtowało się około 4,5 miliarda lat temu, zaraz po powstaniu naszej planety. Całe jądro ma średnicę ok. 6800 km, z czego stałe jądro wewnętrzne ma promień ok. 1220 km, a płynne jądro zewnętrzne grubość ok. 2300 km. W wyniku różnicowania cięższe pierwiastki opadły do wnętrza planety. Mowa głównie o żelazie (Fe) i niklu (Ni). W jądrze naszej planety obecne są też lżejsze pierwiastki, jak siarka i tlen, a także śladowe ilości metali szlachetnych: złota (Au), platyny (Pt) i irydu (Ir). Wszystkie one zostały uwięzione tam podczas formowania się Ziemi. Później bombardowanie meteorytami dostarczyło więcej złota i metali ciężkich do skorupy ziemskiej. Wędrówki wewnątrz Ziemi Opublikowane właśnie w prestiżowym magazynie „Nature” badania bazujące na analizie izotopów skał wulkanicznych pozwoliło wyjaśnić, w jaki sposób złoto i inne metale szlachetne przemieściły się z jądra do skorupy ziemskiej. – Kiedy pojawiły się pierwsze wyniki, zdaliśmy sobie sprawę, że dosłownie trafiliśmy na złoto! Nasze dane potwierdziły, że materiał z jądra, w tym złoto i inne metale szlachetne, wycieka do płaszcza Ziemi powyżej – powiedział geochemik Nils Messling z Uniwersytetu w Getyndze w Niemczech. Ilość złota w skorupie ziemskiej jest szacunkowo niewielkim ułamkiem całkowitej ilości, jaką posiada nasza planeta. Badania sugerują, że ponad 99% znajduje się w jej metalicznym jądrze – wystarczająco dużo, aby pokryć cały ziemski ląd złotem o grubości 50 centymetrów. Spróbujmy to przeliczyć. Lądy stanowią 29% całkowitej powierzchni Ziemi, której wielkość wynosi ok. 510 milionów km². Jeśli ilość złota w jądrze może pokryć powierzchnię lądów półmetrową warstwą, oznacza to, że jest go tam około 1,4 biliarda ton (1 400 000 000 000 000 ton). Roczne wydobycie złota w 2024 roku wyniosło 3500 ton. Uznaje się, że do tego momentu cywilizacji ludzkość wydobyła ze skorupy ziemskiej 210 tys. ton złota. Oznacza to, że ludzkość wydobyła zaledwie około 0,000000015% złota, które znajduje się w jądrze Ziemi. Kosmiczne izotopy Chociaż mamy solidne dowody na to, że pierwotny hel i ciężkie izotopy żelaza wyciekają z jądra Ziemi, nie było jasne, ile metali ciężkich, które znajdujemy na powierzchni, pochodzi z jądra, a ile z kosmosu. Istnieje jednak sposób, aby to zbadać. Mowa o izotopach cennego metalu ciężkiego zwanego rutenem. Przypomnijmy, że izotopy to odmiany tego samego pierwiastka, które mają różną liczbę neutronów. Izotopy rutenu w jądrze Ziemi nieznacznie różnią się od rutenu na powierzchni. Różnice te były zbyt małe, aby je wykryć, ale Messling i jego koledzy opracowali nowe techniki analizy, które pozwoliły im je wyodrębnić. Wykorzystali opracowane przez siebie metody do badania rutenu wykopanego ze skał wulkanicznych na Hawajach i odkryli znacznie większą ilość rutenu-100 niż można znaleźć w otaczającym płaszczu. Jest to właśnie izotop rutenu pochodzący z jądra Ziemi. Odkrycie to sugeruje, że wszystkie pierwiastki syderofilne – czyli takie, które migrowały do jądra, gdy Ziemia była młoda i gorąca – wyciekają z jądra. Obejmuje to oczywiście ruten, ale także pierwiastki takie jak pallad, rod, platyna i właśnie złoto. Dane nie wskazują jednak na nową gorączkę złota i gwałtownie pojawienie się kruszców w warstwach powierzchniowych. Metale z jądra Ziemi nie będą pojawiać w szczególnie szybkim tempie. Nie będziemy też raczej schodzić na niemal trzy tysiące, aby je zdobyć. Odkrycie to mówi nam raczej coś nowego o naszej planecie, a być może także o innych planetach skalistych. – Nasze odkrycia nie tylko pokazują, że jądro Ziemi nie jest tak odizolowane, jak wcześniej zakładano. Możemy teraz również udowodnić, że ogromne ilości przegrzanego materiału płaszcza – kilkaset kwadrylionów ton metrycznych skał – pochodzą z granicy jądra i płaszcza i wznoszą się na powierzchnię Ziemi, tworząc wyspy oceaniczne, takie jak Hawaje – podkreśla geochemik Matthias Willbold z Uniwersytetu w Getyndze. Źródło: ScienceAlert Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Coś deformuje jądro wewnętrzne Ziemi. Jego kształt mógł zmieniać się w ostatnich dekadach
Jądro wewnętrzne Ziemi niekoniecznie musi być ciałem stałym, jak możemy przeczytać w podręcznikach. Najnowsze badania fal sejsmicznych sugerują, że jego kształt może się zmieniać pod wpływem sił działających głęboko we wnętrzu Ziemi.
W tym artykule: Z jakich warstw składa się Ziemia Czego niedawno dowiedzieliśmy się o jądrze wewnętrznym? Jądro wewnętrzne Ziemi – nowe odkrycie Analizując fale sejsmiczne rejestrowane między 1991 a 2023 rokiem na Alasce, naukowcy natknęli się na nietypowe informacje. Odkryli zestaw danych pozwalający przypuszczać, że jądro wewnętrzne Ziemi może zmieniać swój kształt. Gdyby to była prawda, wówczas oznaczałoby to, że nasza wiedza o budowie i fizycznych właściwościach jądra jest co najmniej niepełna. Dotychczas zakładano bowiem, że jądro wewnętrzne planety to ciało stałe – kula zbudowana przede wszystkim z żelaza i niklu. Z jakich warstw składa się Ziemia Promień Ziemi wynosi średnio 6371 km. To oznacza, że gdybyśmy chcieli dostać się do samego jej środka, musielibyśmy pokonać ponad 6 tys. km bardzo zróżnicowanego materiału. Pierwsza warstwa, skorupa, to zaledwie kilkanaście–kilkadziesiąt kilometrów skał osadowych, granitów czy skał magmowych. Pod nią znajduje się płaszcz mający już aż 2,8–2,8 tys. km głębokości. Jego górna część jest stała, dolna zaś płynna. Temperatura płaszcza sięga 5 tys. st. C. W połączeniu z ogromnym ciśnieniem sprawia to, że głębiej położone skały płaszcza zaczynają zachowywać się jak ciecz. Jeszcze niżej, ok. 3,5–3,3 tys. km od środka, zaczyna się jądro Ziemi. Podobnie jak o płaszczu, informacje, jakie o nim posiadamy, naukowcy uzyskali, analizując fale sejsmiczne przechodzące przez planetę. Po trzęsieniu ziemi wstrząs przebiega przez wszystkie warstwy globu. W zależności od ich składu, charakterystyki fal sejsmicznych – takie jak ich prędkość czy kierunek – zmieniają się. I stąd właśnie wiadomo, że jądro Ziemi składa się z dwóch wyraźnie różnych części. Pierwsza, zewnętrzna, ma ok. 2 tys. km grubości. Najprawdopodobniej jest ciekła. To tutaj powstają pola magnetyczne działające i na jądro wewnętrzne i na płaszcz. W samym środku Ziemi znajduje się natomiast jądro wewnętrzne. Bywało przyrównywane do orzecha zatopionego w czekoladzie, ponieważ dotychczas zakładano, że to kuliste, żelazno-niklowe ciało stałe. Jest rozgrzane nawet do 6 tys. st. C i podlega gigantycznemu ciśnieniu. Czego niedawno dowiedzieliśmy się o jądrze wewnętrznym? Jednak ten „orzech” ostatnio okazuje się nieco inny niż długo zakładano. W drugiej połowie lat 90. poprzedniego wieku naukowcy znaleźli dowody, że jądro wewnętrzne nie jest bynajmniej nieruchome. Jak ustalili geofizyk Xiaodong Song i sejsmolog Paul Richards, porusza się ono względem płaszcza Ziemi. Znacznie nowsze jest kolejne zaskakujące odkrycie. W 2023 roku Xiaodong Song opublikował artykuł, w którym zasugerował, że prędkość obracania się jądra wewnętrznego nie jest stała. Miało ono w ostatnich kilkudziesięciu latach zwalniać. Do podobnego wniosku doszedł w zeszłym roku John Vidale z Uniwersytetu Południowej Karoliny. Jego analizy potwierdziły hipotezę Songa: jądro wewnętrzne kręci się coraz wolniej, co może nieznacznie wpłynąć na długość ziemskiego dnia. Jądro wewnętrzne Ziemi – nowe odkrycie W najnowszym numerze czasopisma naukowego „Nature Geoscience” Vidale przedstawia nowe analizy fal sejsmicznych, których źródłem było 128 trzęsień ziemi w pobliżu wybrzeży Ameryki Południowej. Trzęsienia wydarzyły się w ciągu ostatnich trzech dekad, a rejestrowały je stacje pomiarowe w Kanadzie i na Alasce. Naukowcy zastosowali sprytny sposób. Podzielili fale na pary z różnych lat, które przechodziły albo przez jądro wewnętrzne albo w jego pobliżu. I wtedy zauważyli coś zastanawiającego. Jeśli fale z pary przechodziły w różnych latach przez rejony poza jądrem, wyglądały podobnie. Jednak jeśli zahaczyły o jądro, przestawały do siebie pasować. To wskazuje, że pomiędzy trzęsieniami ziemi coś stało się z jądrem wewnętrznym – coś poza samą zmianą jego prędkości obrotu. Badacze podejrzewają, że wewnętrzne jądro nie tylko zwalnia lub przyspiesza na przestrzeni dziesięcioleci, ale także zmienia swój kształt. – Odkryliśmy dowody na to, że bliska powierzchnia wewnętrznego jądra Ziemi ulega zmianom strukturalnym – powiedział Vidale. Najprawdopodobniej to skutek oddziaływania jądra zewnętrznego. Naukowcy podkreślają, że ich hipoteza będzie wymagać dalszych badań. Przyznają, że zaobserwowane „niedopasowania” fal sejsmicznych mogą mieć inne przyczyny niż zmienianie się kształtu najgłębszej części jądra. Źródła: Nature Geoscience, phys.org, New Scientist Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Dwie tajemnicze struktury we wnętrzu Ziemi mogą mieć miliardy lat. Wskazują na to starożytne kryształy
Dwie zagadkowe struktury znajdujące się bliską jądra Ziemi są bardzo stare i bardzo sztywne, wykazały nowe badania. Składają się z dużych, krystalicznych ziaren i mogły utworzyć się na samym początku istnienia naszej planety.
Spis treści: Jak badano bloby we wnętrzu Ziemi? Z czego składają się superpióropusze i ile mają lat? Kiedy powstały superpióropusze? Głęboko we wnętrzu Ziemi znajdują się dwa superkontynenty. Jeden umiejscowiony jest pod Pacyfikiem, drugi pod Afryką. Stanowią jedną z największych zagadek naszej planety. Czym są? Jak powstały? Dlaczego utkwiły w dolnym płaszczu, niedaleko samego jądra Ziemi? Naukowcy zadają sobie te pytania od lat 80. zeszłego wieku. Od tego czasu bowiem wiadomo o istnieniu tych dziwnych struktur. Sejsmolodzy zauważyli bowiem, że przechodząc przez nie, fale sejsmiczne poruszają się wolniej. Dlatego oba bloby zostały wielkimi prowincjami obniżonej prędkości fal poprzecznych (ang. Large Low Shear Velocity Provinces, LLSVP) albo superpióropuszami. Badania sejsmiczne to jedyny sposób, by badać obie struktury znajdujące się ponad 2 tys. km pod powierzchnią Ziemi. Dzięki nim wiemy, że dziwne bloby są olbrzymie: mają ok. tysiąca kilometrów wysokości i rozciągają się na setki kilometrów w poprzek. Dwa lata temu wykazano, że superpióropusz afrykański jest aż o tysiąc kilometrów wyższy od pacyficznego. W najnowszym numerze „Nature” naukowcy z Uniwersytetu w Utrechcie pod kierunkiem prof. Arwen Deuss przedstawili wyniki nowych badań sejsmicznych superpióropuszy. Badacze twierdzą, że rozwiązali jedną z zagadek związanych z LLSVP: długość ich istnienia. Jak badano bloby we wnętrzu Ziemi? – Dotychczas nikt nie wiedział, czy LLSVP są zjawiskiem tymczasowym i krótkotrwałym, czy też istnieją od milionów, a może nawet miliardów lat – wyjaśnia prof. Arwen Deuss w oświadczeniu prasowym. Kiedy dochodzi do potężnego trzęsienia ziemi, cała planeta zachowuje się jak wibrujący instrument muzyczny. Przez wszystkie jej warstwy – od powierzchni, przez płaszcz, po jądro – przechodzą fale sejsmiczne. Zespół Deuss przeanalizował fale wywołane przez 100 trzęsień ziemi wystarczająco silnych, by rozwibrować cały glob. Tym razem naukowcy interesowali się nie tylko prędkością fal, ale również ich energią. Hipoteza zakładała, że przechodząc przez superpióropusze fale sejsmiczne stracą prędkość oraz energię. To pierwsze się sprawdziło. LLSVP są gorące i przez to mocno spowalniają fale sejsmiczne. Jednak drugie – nie. Naukowcy spostrzegli, że podczas podróży przez tajemnicze bloby fale sejsmiczne straciły znacznie mniej energii niż przewidywano. Z czego składają się superpióropusze i ile mają lat? Ta informacja pozwoliła wnioskować o materiale, z jakiego składają się LLSVP. Komputerowe modele podpowiedziały, że ich istotnym składnikiem mogą być skrystalizowane minerały. Za każdym razem, gdy fala przekracza granicę między dwoma kryształami, traci energię. Jeśli kryształy są małe, takich granic jest sporo. A wtedy fala traci dużo energii. – Fakt, że przechodząc przez LLSVP fale tracą mało energii wskazuje, że struktury muszą składać się z większych kawałków [niż otaczające je części płaszcza – przyp.red.] – tłumaczy prof. Deuss. Dookoła obu superpióropuszy znajdują się fragmenty płaszcza zbudowane z bardzo starych płyt tektonicznych. Były one wciągane do wnętrza ziemi przez miliony lat i w tym czasie pogruchotały się na drobne kawałki. Przechodząc przez nie fale sejsmiczne tracą sporo energii – ponieważ granic między okruchami materiału jest dużo. Badacze porównali to do biegu przez piaszczystą wydmę: piasek nie tylko nas spowalnia, ale i musimy włożyć w bieg znacznie więcej energii, niż gdybyśmy się poruszali po ubitym gruncie. Kiedy powstały superpióropusze? Naukowcy wywnioskowali więc, że obie LLSV składają się z minerałów zawierających duże kryształy. „Te ziarna minerałów nie utworzyły się w ciągu nocy” – czytamy w oświadczeniu prasowym. Są stabilne w wysokich temperaturach, a to przekłada się na stabilność i sztywność całych superpióropuszy. Prawdopodobnie nie wpływają na nie nawet ruchy płaszcza dookoła. To zaś oznacza, że obie struktury muszą być bardzo stare. Naukowcy oszacowali, że mają co najmniej pół miliarda lat. Możliwe zaś, że ich wiek to 4 mld lat. I że tym samym pochodzą z epoki, kiedy Ziemia dopiero się formowała. Mogą stanowić rezerwuary pierwotnej materii, z której powstał nasz glob. Czy ta teoria łączy się z niezwykłą hipotezą opisującą powstanie superióropuszy? Według niej superpióropusze to resztki Thei, hipotetycznej planety, która uderzyła w Ziemię w początkach jej istnienia. Dwa lata temu znaleziono pewne dowody na wsparcie tego pomysłu. Zespół Qiana Yuana z California Institute of Technology policzył, że jeśli w momencie zderzenia Thea miała prędkość 10 km/s, wbiłaby się bardzo głęboko w Ziemię. Z czasem superpióropusze zanurzałyby się jeszcze głębiej w płaszczu, przesuwając w stronę jądra. Autorzy obecnych badań nie wypowiedzieli się, czy ich ustalenia wspierają teorię pozaziemskiego pochodzenia superpióropuszy. Źródła: Nature, Uniwersytet w Utrechcie, New Scientist, Live Science Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Wewnątrz jądra Ziemi znajduje się tajemnicza struktura w kształcie pączka. Odkryto ją dzięki trzęsieniom ziemi
Australijscy naukowcy ogłosili, że tysiące kilometrów pod naszymi stopami, w płynnej części jądra Ziemi, znajduje się struktura w kształcie pączka. Ich zdaniem ma ona związek z powstawaniem pola magnetycznego naszej planety.
W tym artykule: Z jakich warstw składa się Ziemia Tajemnicza struktura: jak ją wykryto Co wiemy o nowej strukturze? Pole magnetyczne Ziemi Odkryta struktura znajduje się na niskich szerokościach geograficznych i jest położona równolegle do płaszczyzny równika. Ma kształt torusa – czyli, w uproszczeniu, pączka z dziurką. Na jej trop wpadli sejsmolodzy z The Australian National University (ANU). Umiejscawiają ją w górnej części zewnętrznego jądra Ziemi, w okolicach, gdzie styka się ono z płaszczem. Z jakich warstw składa się Ziemia Ile dzieli nas od środka Ziemi? To zależy od tego, gdzie się znajdujemy, ponieważ nasza planeta nie ma kształtu idealnej kuli. Jest lekko spłaszczona. To powoduje, że z równika do samego środka globu mamy 6378 km. Natomiast z bieguna dystans jest o kilkanaście kilometrów krótszy (i wynosi 6357 km). Tylko ok. 12 km z tego dystansu udało się zbadać bezpośrednio. Głębiej ciągle nie potrafimy się wkopać, dlatego badania wnętrza Ziemi to domena sejsmologów. Mierzą oni prędkości, z jakimi fale sejsmiczne – powstałe w wyniku trzęsień ziemi – przechodzą przez naszą planetę. Te prędkości zmieniają się w zależności od tego, przez jaki materiał przenikają fale. Pozwoliło to ustalić, że Ziemia składa się z kilku zasadniczo różniących się od siebie warstw. Pod cienką skorupą – po której stąpamy – znajduje się ok. 2,9 tys. km płaszcza. Jeszcze głębiej, po minięciu jego granicy, znajduje się dwuwarstwowe jądro. Zewnętrza część jądra to płynny ocean rozgrzanego niklu i żelaza. Ma on 2 tys. km grubości. Obraca się wraz z Ziemią i – jak dynamo – generuje pole magnetyczne. Pod nim leży twarde jądro wewnętrzne, najprawdopodobniej zbudowane głównie z żelaza. Tajemnicza struktura: jak ją wykryto Powyższy opis jest niekompletny. Dlaczego? Ponieważ naukowcy cały czas badają i odkrywają nowe części składowe poszczególnych warstw Ziemi. W latach 80. XX w. wpadli np. na trop dwóch superpióropuszy, zwanych formalnie wielkimi prowincjami obniżonej prędkości fal poprzecznych (ang. Large Low Shear Velocity Provinces, LLSVP). Jeden znajduje się pod kontynentem afrykańskim, drugi pod Pacyfikiem. Do dzisiaj są intensywnie badane przez naukowców. Nowoodkryta struktura znajduje się zaś jeszcze głębiej. Australijscy naukowcy wytropili ją poniżej granicy oddzielającej płaszcz od zewnętrznego jądra. Znów pomogły trzęsienia ziemi i generowane przez nie fale sejsmiczne. Tym razem jednak badacze nie analizowali sygnałów powstałych w pierwszej godzinie po trzęsieniu, tylko podobieństwa między falami pogłosowymi przechodzącymi przez jądro w dłuższym czasie po dużych trzęsieniach. W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt! Nasza planeta kryje wiele zagadek. Dwie z nich znajdują się dosłownie pod naszymi stopami. To nieznane struktury, które stanowią część płaszcza Ziemi. Nie wiadomo, jak powstały ani czym s... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/w-srodku-ziemi-znajduja-sie-dwie-zagadkowe-struktury-gigantycznych-wielkosci-jedna-z-nich-zmienia-ksztalt-fot-nicolas-flament-youtube-e78ad7e.jpeg" width="938" height="380" alt="W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt! (fot. Nicolas Flament/YouTube)" title="W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt! (fot. Nicolas Flament/YouTube)" /> Co wiemy o nowej strukturze? Czego dowiedzieliśmy się dzięki temu odkryciu? Analiza fal wykazała, że w pewnym momencie, przechodząc przez jądro, zwalniają. To spowolnienie zachodzi na obszarze o kształcie torusa. Badacze nie wyznaczyli jego dokładnych rozmiarów, jednak przypuszczają, że struktura sięga kilkuset kilometrów w głąb zewnętrznego jądra. Jej obecność rzuca nowe światło na skład chemiczny jądra. Choć wiadomo, że zewnętrzne jądro Ziemi składa się głównie z żelaza i niklu, może zawierać również znaczące domieszki innych, lżejszych pierwiastków. Mogą to być krzem, siarka, tlen, wodór lub węgiel. – Niska prędkość w ciekłym jądrze oznacza, że w tych obszarach występuje wysokie stężenie lekkich pierwiastków chemicznych – mówi Hrvoje Tkalčić, geofizyk i współautor badań. – To one mogą powodować spowolnienie fal sejsmicznych. Te lekkie pierwiastki, wraz z różnicami temperatur, sprawiają, że materia ciekłego jądra się porusza – dodaje. Pole magnetyczne Ziemi Ruch ten ma zasadnicze znaczenie dla naszego istnienia. Dzięki niemu bowiem powstaje pole magnetyczne, które chroni całą planetę przed wiatrem słonecznym. Zewnętrzne jądro Ziemi działa jak wspomniane dynamo – i to jest wyjątkowa cecha naszej planety. Innym globom jej brakuje, co skłania badaczy do dociekania, dlaczego to właśnie Ziemia jest zbudowana tak, a nie inaczej. – Dynamika pola magnetycznego Ziemi jest obszarem dużego zainteresowania społeczności naukowej. Dlatego nasze wyniki promują dalsze badania pola magnetycznego zarówno na Ziemi, jak i na innych planetach – mówi prof. Tkalčić. Źródło: phys.org, Science Advances, Guardian. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Wewnętrzne jądro Ziemi obraca się coraz wolniej. Czy zacznie się kręcić w przeciwnym kierunku?
Wewnętrzne jądro Ziemi – czyli najgłębsza część planety – zwalnia tempo swoich obrotów. Ale czy może również zmienić kierunek kręcenia się?
W tym artykule: Jak zbudowane jest wnętrze Ziemi? Czy jądro Ziemi kręci się wolniej? Nowe badania Siedemdziesięcioletnia oscylacja jądra Dramatyczne konsekwencje problemów z jądrem planety przedstawia film „Jądro Ziemi” z 2003 r. Jego fabularnym punktem wyjścia jest zatrzymanie się jądra Ziemi i zanik pola magnetycznego naszej planety. Wywołuje to tragiczne konsekwencje: tornada, powodzie, dezorientację zwierząt. Ziemię czeka katastrofa. Historia ta – a już szczególnie jej finał, czyli ponowne poruszenie jądra Ziemi z pomocą ładunków wybuchowych – nie ma z nauką prawie nic wspólnego. Prawdziwe jest w niej tylko to, że jądro Ziemi faktycznie się obraca i że tempo tych obrotów może się zmieniać. Nie grozi nam jednak z tego powodu żadne nieszczęście. Za to pojawia się szansa na powiększenie naukowej wiedzy. Jak zbudowane jest wnętrze Ziemi? Choć na co dzień chodzimy po twardej skorupie, w środku nasza planeta ma również warstwy płynne. Płaszcz Ziemi składa się z płynnych skał, czyli z magmy. Pod nim leży dwuczęściowe jądro, którego istnienie potwierdzono w 1936 r. Z jądra Ziemi wycieka niezwykle rzadki i niezwykle cenny pierwiastek – hel-3. „To geologiczny cud natury” Naukowcy przeprowadzili symulacje, z których wynika, że na Ziemi główny rezerwuar cennego helu-3 stanowi jądro naszej planety. To odkrycie rzuca nowe światło na najstarszą część historii... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/z-jadra-ziemi-wycieka-niezwykle-rzadki-i-niezwykle-cenny-pierwiastek-hel-3-to-geologiczny-cud-natury-fot-getty-images-ca0b6e3.jpeg" width="938" height="528" alt="Wewnętrzne jądro Ziemi zacznie obracać się w przeciwnym kierunku? Wiele na to wskazuje, twierdzą naukowcy (fot. Getty Images)" title="Wewnętrzne jądro Ziemi zacznie obracać się w przeciwnym kierunku? Wiele na to wskazuje, twierdzą naukowcy (fot. Getty Images)" /> Zewnętrzne jądro ma grubość ok 2 tys. km. To bardzo gorący ocean żelaza i niklu. Natomiast w samym środku globu kryje się twarde jądro wewnętrzne, najprawdopodobniej zbudowane głównie z żelaza. A zewnętrzne jądro ściśle oddziela je od reszty globu. Nasza wiedza o jądrze wewnętrznym jest stosunkowo nowa. Dopiero w 1996 r. pojawiły się dowody sugerujące, że obraca się ono w stosunku do płaszcza Ziemi. Wykazali to geofizyk Xiaodong Song i sejsmolog Paul Richards. Naukowcy przejrzeli zapisy fal sejsmicznych z trzech dekad, których źródłem były trzęsienia ziemi pochodzące z jednego regionu. Rejestrowano je w różnych miejscach Ziemi, odległych od siebie o tysiące kilometrów. Różnice w czasie rejestracji, jakie odnotowano, pozwalały wyciągnąć wniosek, że wewnętrzne jądro kręci się szybciej niż płaszcz Ziemi. Nie wszyscy zgodzili się z tą teorią. Podnoszono na przykład, że na czas rejestracji trzęsień ziemi wpływ mogły mieć fizyczne zmiany na powierzchni jądra wewnętrznego. W 2022 r. zaś wykazano, że między 1969 a 1971 r. wewnętrzne jądro obracało się wolniej od płaszcza. Czy jądro Ziemi kręci się wolniej? Xiaodong Song kontynuował badania. Porównał dane historyczne, które doprowadziły go do przełomu w 1996 r., z nowszymi, z lat 1995–2021. Wnioski zawarł w artykule, jaki ukazał się w 2023 r. w czasopiśmie naukowym „Nature Geoscience”. Wnioski te okazały się zaskakujące. Do 2009 r. wewnętrzne jądro Ziemi kręciło się szybciej niż warstwy nad nim. Jednak potem nastąpiła zmiana. Obroty wewnętrznego jądra zwolniły. Song i Yi Yang, współautor artykułu, twierdzą, że nie jest to tylko lokalna zmiana odnosząca się do pewnych części na powierzchni jądra wewnętrznego, ale do niego całego. Badanie wzbudziło sensację w mediach. Zdaniem komentatorów – niesłusznie. – Te badania nie dowodzą, że jądro wewnętrzne przestało się obracać lub zaczęłoby się obracać się w innym kierunku (tj. ze wschodu na zachód). Zdaniem środowiska naukowego takie spontaniczne odwrócenie jest niemożliwe z punktu widzenia praw fizyki i miałoby dość spektakularne konsekwencje dla pola magnetycznego generowanego w ciekłym jądrze, co zostałoby zaobserwowane. Jednak nic takiego się nie wydarzyło. Autorzy wykazują korelację między okresem tej oscylacji a wielodekadową zmiennością długości dnia i wskazują na możliwość związku między tymi dwoma zjawiskami – mówi prof. dr hab. Jolanta Nastula, z-ca dyrektora ds. naukowych Centrum Badań Kosmicznych PAN. Nowe badania Niedawno kolejne badania potwierdziły, że jądro wewnętrzne kręci się coraz wolniej. Przeprowadził je zespół z Uniwersytetu Południowej Kalifornii, kierowany przez Johna Vidale’a. Naukowcy przeanalizowali odczyty ze 121 trzęsień ziemi zarejestrowanych w latach 1991–2023 wokół wysp Sandwich Południowy na Atlantyku. Dodali także dane zarejestrowane podczas kilku testów nuklearnych. Badacze stwierdzili, że spowolnienie rotacji jądra może zmienić długość dnia. – Jednak będzie to zmiana nieodczuwalna, rzędu tysięcznych części sekundy – mówi John Vidale. I dodaje, że takie zmiany prędkości ruchu obrotowego Ziemi są częste. Wywołują je m.in. ruchy płyt tektonicznych, topnienie lodowców, silne trzęsienia ziemi, a nawet sezonowe zmiany opadów. To przedmiot zainteresowania uczonych, ale nie powód do niepokoju. Siedemdziesięcioletnia oscylacja jądra Do zmian prędkości obrotu jądra może według Songa i Yi Yanga dochodzić raz na siedem dekad. Jak napisali w swojej pracy, poprzednia taka zmiana miała miejsce na początku lat 70. XX wieku. Ma ona prawdopodobnie związek z innymi zmianami, jakie cyklicznie obserwujemy: tempem obrotu całej planety (czyli długością dnia) i zmianami pola magnetycznego. Tego jeszcze o Ziemi nie wiedzieliśmy. Po powierzchni jej jądra raz na 7 lat przebiega fala magnetyczna! Naukowcy natrafili na kolejną zagadkę związaną z wnętrzem naszej planety. Pomiary satelitarne i powierzchniowe wykazały, że na granicy jądra i płaszcza Ziemi oscyluje fala magnetyczna, kt.. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/tego-jeszcze-o-ziemi-nie-wiedzielismy-po-powierzchni-jej-jadra-raz-na-7-lat-przebiega-fala-magnetyczna-fot-felix-gerick-849af0f.jpeg" width="938" height="380" alt="Tego jeszcze o Ziemi nie wiedzieliśmy. Po powierzchni jej jądra raz na 7 lat przebiega fala magnetyczna! (fot. Felix Gerick)" title="Tego jeszcze o Ziemi nie wiedzieliśmy. Po powierzchni jej jądra raz na 7 lat przebiega fala magnetyczna! (fot. Felix Gerick)" /> Song i Yi Yang zwracają również uwagę, że oscylacja jest bardzo powolna i ledwo zauważalna. Mimo to zmiany kierunku i tempa obracania się wewnętrznego jądra Ziemi wpływają na wszystkie znajdujące się nad nim warstwy globu. – Nasze obserwacje dowodzą, że istnieją dynamiczne interakcje między warstwami Ziemi, od tych najgłębiej położonych aż do jej powierzchni – napisali w swoim artykule. Źródła: Nature Geoscience, Nature, ScienceAlert, Nature. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Imiona starożytnych królów Mezopotamii ujawniają zagadkową anomalię sprzed 3 tys. lat. Jak to możliwe?
Przed 3000 lat miała miejsce zagadkowa anomalia ziemskiego pola magnetycznego. Źródłem tej informacji są starożytne cegły inskrybowane imionami mezopotamskich królów.
W tym artykule: Co zaklęte jest w starożytnej cegle? Jak określić wiek cegły? Anomalia lewantyjska epoki żelaza Sto lat temu Irak był prawdziwym Eldorado dla badaczy przeszłości. Archeolodzy z wielu krajów badali tam ślady jednej z najstarszych na świecie cywilizacji. Teraz, ze względu na złożoną sytuację polityczną tego kraju, nie jest to już możliwe. Naukowcy pozyskali jednak dziesiątki lat temu liczne zabytki, które znajdują się w wielu kolekcjach muzealnych na świecie i w Iraku. Nowe metody badawcze umożliwiają ponowną analizę artefaktów. Tak też jest w przypadku cegieł, które nie wydają się na pierwszy rzut oka szczególnie ciekawym obiektem badań. Co zaklęte jest w starożytnej cegle? Wyniki analiz opublikowano w czasopiśmie naukowym „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS). Opisano, w jaki sposób zmiany w ziemskim polu magnetycznym wpłynęły się na tlenek żelaza, który jest składnikiem starożytnych glinianych cegieł. Pole magnetyczne Ziemi słabnie i rośnie się z upływem czasu. Zmiany te silnie wpływają na minerały, które są wrażliwe na pole magnetyczne. Badacze z USA, Izraela i Anglii przeanalizowali „sygnaturę magnetyczną” w tlenku żelaza. Próbkami były 32 cegły gliniane pochodzące ze stanowisk archeologicznych w Mezopotamii. Ówczesne pole magnetyczne Ziemi zostało „uwięzione” w momencie wypalenia cegieł, tysiące lat temu. Ale kiedy dokładnie? Jak określić wiek cegły? Archeolodzy stosują różnorodne metody, umożliwiające poznanie wieku przedmiotów odkrywanych w ziemi. Wśród nich jest metoda radiowęglowa, ale aby z niej skorzystać niezbędne jest pobranie materiału organicznego. W przypadku naczyń ceramicznych nie jest zatem to możliwe, chyba, że zachowa się fragment np. źdźbła w domieszce. W przypadku cegieł badanych pod kątem „zaklętego” w nich pola magnetycznego metoda radiowęglowa nie była potrzebna, bo każda z cegieł nosiła inskrypcję. Zapisano na niej imię władcy, za którego panowania wykonano cegłę. To szalenie ułatwiło określenie wieku budulca, bo po dziesiątkach lat analiz archeolodzy wiedzą dość dokładnie, kiedy rządzili poszczególni mezopotamscy królowie. Zdaniem badaczy mapowanie zmian ziemskiego pola magnetycznego w czasie może być dobrą dodatkową metodą określającą wiek zabytków. Zwrócono uwagę na to, że metoda radiowęglowa jest dość niedokładna i określa wiek w przybliżeniu do kilkuset lat. Tymczasem badania pola magnetycznego mogą być bardziej precyzyjne. Cegła sprzed 3 tys. lat skrywała DNA wielu roślin. „To prawdziwa kapsuła czasu” DNA kilkudziesięciu gatunków roślin wykryli naukowcy w cegle z pałacu asyryjskiego króla Aszurnasirpala II. To kapsuła czasu dotycząca bioróżnorodności Mezopotamii blisko 3 tys. lat temu. Chociaż długość i kolejność panowania poszczególnych władców Mezopotamii jest dobrze znana, w społeczności archeologicznej nie ma zgody co do dokładnych lat, w których objęli tron. Wynika to z niekompletnych zapisów historycznych. Pomiary cegieł pasują to tzw. niskiej (późnej) chronologii stosowanej przez historyków starożytności Bliskiego Wschodu. Posiadając wszystkie te informacje, badacze mogli zbadać cegły pod kątem ich – jak to sami określili – archeomagnetyzmu. W tym celu eksperci odłupali z cegieł niewielkie fragmenty i z użyciem magnetometru wykonali precyzyjne pomiary pola. Anomalia lewantyjska epoki żelaza Naukowcy potwierdzili istnienie „lewantyńskiej anomalii geomagnetycznej epoki żelaza”. Ziemskie pole magnetyczne było niezwykle silne wokół współczesnego Iraku w okresie od około 1050 do 550 r. p.n.e. Przyczyna? Do dzisiaj niezbyt jasna. Dowody anomalii w tym samym czasie zostały wykryte też w innych miejscach: w Chinach, Bułgarii i na Azorach. Do tej pory dane z południowej części Bliskiego Wschodu były skąpe. – Pole geomagnetyczne jest jednym z najbardziej enigmatycznych zjawisk w naukach o Ziemi. Dobrze datowane pozostałości archeologiczne bogatych kultur mezopotamskich, zwłaszcza cegły z imionami konkretnych królów, zapewniają bezprecedensową możliwość badania zmian natężenia pola w wysokiej rozdzielczości czasowej. Umożliwiają śledzenie zmian, które miały miejsce w ciągu kilku dziesięcioleci lub nawet krócej – zauważa współautorka publikacji prof. Lisa Tauxe ze Scripps Institution of Oceanography (USA). Zespół odkrył również, że w pięciu próbkach, pobranych z cegieł z czasów panowania Nabuchodonozora II w latach 604–562 p.n.e., pole magnetyczne Ziemi zmieniło się dramatycznie w stosunkowo krótkim czasie. Oznacza to, że są możliwe jego gwałtowne skoki intensywności. Źródło: PNAS Szukasz więcej fascynujących informacji na temat świata roślin i zwierząt, odkryć archeologicznych i nieskończonego Wszechświata? Zaprenumeruj magazyn „National Geographic Polska". Najnowszą ofertę znajdziesz na tej stronie. Nasz ekspert Szymon Zdziebłowski Dziennikarz naukowy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. dwa przewodniki turystyczne po Egipcie, a ostatnio – popularnonaukową książkę „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” o największej egipskiej piramidzie.
Naukowcy wiedzą już, z czego składa się jądro Marsa. Fale sejsmiczne pozwoliły odkryć tajemnicę planety
Międzynarodowy zespół naukowców po raz pierwszy zaobserwował fale sejsmiczne przemieszczające się przez jądro Czerwonej Planety. Badaczom udało się też potwierdzić skład i gęstość jądra Marsa. To pozwali na lepsze zrozumienie ewolucji planety.
W tym artykule: Jak odkryto jądro Marsa Przedłużona misja InSight Budowa jądra Marsa Czy jądro Marsa jest podobne do jądra Ziemi? Komentarze naukowców Misja lądownika marsjańskiego InSight została zakończona, ale zebrane przez urządzenie dane są wciąż analizowane. W czasopiśmie naukowym „Proceedings of the National Academy of Sciences” ukazał się właśnie artykuł bazujący na nich. Jego autorzy, analizując dane sejsmiczne z lądownika, określili właściwości jądra Marsa. Okazuje się, że Czerwona Planeta ma całkowicie płynne jądro z żelaza z wysokim udziałem siarki i tlenu. Nowe dane pozwalają lepiej zrozumieć powstanie Marsa oraz określić różnice geologiczne między nim a Ziemią. Jak odkryto jądro Marsa Artykuł opisuje pierwsze w historii detekcje fal sprężystych podróżujących przez jądro Marsa. Pomiary tej energii akustycznej, zwanej falami sejsmicznymi, wskazują, że ciekłe jądro Czerwonej Planety jest nieco gęstsze i mniejsze niż wcześniej sądzono. Zawiera mieszaninę żelaza i wielu innych pierwiastków. – W 1906 roku naukowcy po raz pierwszy odkryli jądro Ziemi. Dokonali tego obserwując, w jaki sposób fale sejsmiczne zmieniały się w czasie podróży przez wnętrze planety – powiedział profesor geologii UMD Vedran Lekic, jeden z autorów artykułu. – Ponad sto lat później w analogiczny sposób wykorzystujemy naszą wiedzę o falach sejsmicznych na Marsie. Dzięki InSight w końcu odkrywamy to, co znajduje się w centrum Marsa. I co sprawia, że Mars jest tak podobny, a jednocześnie różni się od Ziemi. Woda na Marsie – co się z nią stało? NASA: może być „uwięziona” w minerałach Gdzie zniknęły oceany pokrywające niegdyś powierzchnię Czerwonej Planety? Rozwiązanie zagadki proponuje nowa teoria dotycząca geologii Marsa. – Już sto lat temu sejsmografy potrafiły zapisać fale sejsmiczne dochodzące od trzęsień ziemi odległych o tysiące kilometrów. Zauważono wówczas, że w odległości od 11500 do 15900 km nie obserwowano niektórych fal. Tę strefę nazwano strefą cienia. Przyczyną jej jest obecność stopionego jądra Ziemi. To właśnie ono ugina docierające do niej fale. Robi to tak, jak pryzmat ugina światło – wyjaśnia profesor Leszek Czechowski z Zespołu Eksploracji Marsa Centrum Badań Kosmicznych PAN. – Powyżej jądra głównym składnikiem są skały krzemianowe, poniżej – stopione żelazo z dodatkiem lżejszych pierwiastków. Granicę pomiędzy tymi warstwami nazywamy na ogół nieciągłością Gutenberga – dodaje prof. Czechowski. Przedłużona misja InSight Najnowsze odkrycia są tym bardziej niezwykłe, że są skutkiem relatywnie taniej i krótkotrwałej misji marsjańskiej. InSight miał pracować na Marsie nieco ponad jeden rok marsjański, co daje dwa lata ziemskie. Pomimo panujących na Czerwonej Planecie ekstremalnych warunków pogodowych, burz piaskowych powodujących gromadzenie się pyłu i zmniejszających moc lądownika InSight, NASA przedłużyła misję. Dzięki temu urządzenie zbierało dane geofizyczne, w tym sygnały trzęsień Marsa, do końca 2022 roku. Czyli przez 4 ziemskie lata. – Dodatkowy czas misji z pewnością się opłacił. Dokonaliśmy pierwszych obserwacji fal sejsmicznych przemieszczających się przez jądro Marsa. Dwa sygnały sejsmiczne, jeden z bardzo odległego trzęsienia Marsa i jeden z uderzenia meteorytu po drugiej stronie planety, pozwoliły nam zbadać jądro Marsa za pomocą fal sejsmicznych. Skutecznie nasłuchiwaliśmy energii podróżującej przez serce innej planety – powiedziała dr Jessica Irving, wykładowczyni na kierunku Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Bristolu oraz główna autorka wspomnianego artykułu. Budowa jądra Marsa – Te pierwsze pomiary właściwości sprężystych jądra Marsa pomogły nam zbadać jego skład. Dzisiaj wiemy, że nie jest ono jednorodną, żelazną kulą. Zawiera również dużą ilość siarki, a także inne pierwiastki, w tym niewielką ilość wodoru – dodaje dr Irving. Zespół śledził fale wywołane dwoma różnymi zdarzeniami – trzęsieniem Marsa i uderzeniem meteorytu. Następnie porównano czas potrzebny tym falom na podróż przez Marsa z falami, które pozostały w płaszczu. Informacje te połączono z innymi pomiarami sejsmicznymi i geofizycznymi. Dzięki temu zespół oszacował gęstość i ściśliwość materiału, przez który przemieszczały się fale. Wyniki badań wskazują, że Mars najprawdopodobniej ma całkowicie płynne jądro. Czyli inaczej niż w przypadku ziemskiej kombinacji płynnego jądra zewnętrznego i stałego jądra wewnętrznego. Czy jądro Marsa jest podobne do jądra Ziemi? – Aby móc analizować jądro Marsa poprzez fale sejsmiczne, potrzebne było źródła tych fali znajdujące się po przeciwnych stronach planety. Dzięki analizom wiemy, że jądro Marsa jest w stanie ciekłym. W Ziemi część jądra, tzw. jądro zewnętrzne, jest ciekłe, lecz jego wewnętrzna część jest w stanie stałym (tzw. jądro wewnętrzne). Na razie nie stwierdzono stałego jądra wewnątrz Marsa. Jeśli jest, to ma promień poniżej 750 km – wyjaśnia prof. Czechowski. – Jądro Marsa zawiera też lżejsze pierwiastki, prawdopodobnie siarkę, tlen, węgiel i wodór. Co razem może stanowić ok. 20 proc. masy jądra – dodaje uczony. Jego zdaniem uzyskane wyniki są ważne dla określenia ewolucji Marsa. Umożliwią także określenie cech pola magnetycznego, jakie niegdyś otaczało planetę. – Obecne pole magnetyczna Marsa jest wynikiem obecności namagnesowanych skał. W przeszłości Mars miał prawdopodobnie silniejsze pole generowane wewnątrz jądra – podsumowuje prof. Czechowski. Komentarze naukowców – Wykrywanie i zrozumienie fal, które przemieszczają się przez samo jądro innej planety, jest niezwykle trudne. Odzwierciedla to dziesięciolecia wysiłków setek naukowców i inżynierów z wielu krajów. Musieliśmy nie tylko wykorzystać zaawansowane techniki analizy sejsmicznej, ale także wykorzystać wiedzę o tym, jak wysokie ciśnienia i temperatury wpływają na właściwości stopów metali, wykorzystując wiedzę zespołu InSight – powiedział współautor badań Ved Lekic. – Najnowsze analizy dowodzące, że wewnątrz Marsa wciąż zachodzą procesy geologiczne, a jądro planety nie tylko nie wygasło, ale jest płynne, to ogromny sukces misji InSight. Dowiedzieliśmy się też, że jego struktura jest jednorodna i nie składa się, jak w przypadku ziemskiego jądra, z dwóch warstw. To może tłumaczyć brak pola magnetycznego lub szybkie jego zniknięcie – komentuje dr Natalia Zalewska, geolożka z Zespołu Eksploracji Marsa CBK PAN. Atmosfera Marsa. Jaki ma skład i dlaczego Mars niemal całkowicie ją utracił? Mars był niegdyś wodnym światem. Planetą, której skorupę przecinały koryta rzek, pokrywały morza. Widać to wciąż po ukształtowaniu terenu. Jak doszło do tego, że planeta niegdyś podo... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/atmosfera-marsa-jaki-ma-sklad-i-dlaczego-mars-niemal-calkowicie-ja-utracil-fot-getty-images-3170bc9.jpeg" width="938" height="528" alt="Atmosfera Marsa. Jaki ma skład i dlaczego Mars niemal całkowicie ją utracił? (fot. Getty Images)" title="Atmosfera Marsa. Jaki ma skład i dlaczego Mars niemal całkowicie ją utracił? (fot. Getty Images)" /> – W ziemskim jądrze wyróżniamy jądro płynne zewnętrzne i jądro stałe wewnętrzne. Oba są żelazowo-niklowe i odpowiadają poniekąd za efekt dynama generującego ziemskie pole magnetyczne. Marsjańskie jądro oprócz żelaza zawiera lżejsze pierwiastki, m.in. siarkę oraz tlen i wodór. Te pierwiastki trafiły na Marsa na początku tworzenia się Układu Słonecznego. Inaczej było na Ziemi, która otrzymała więcej pierwiastków cięższych – wyjaśnia ekspertka. – Na Marsie powszechnym pierwiastkiem jest siarka. Występuje tam w postaci siarczanów i siarczków, które wydobywały się z wnętrza Marsa w czasie globalnego wulkanizmu, a następnie krystalizowały i osadzały się w zbiornikach wodnych. Te minerały świadczą o dość kwaśnym środowisku w przeszłości Marsa, które mogłoby być przyjazne dla mikroskopijnych form życia – dodaje dr Zalewska. Źródła: University of Maryland, Proceedings of the National Academy of Sciences. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Ziemia jest zbudowana inaczej, niż sądziliśmy. W jej jądrze kryje się nieznana struktura – mówią naukowcy
Naukowcy z Australii znaleźli dowody na istnienie „ukrytej struktury wewnątrz naszej planety”. W wewnętrznym jądrze Ziemi ukryte jest kolejne, jeszcze głębsze jądro.
W tym artykule: Co kryje się we wnętrzu Ziemi? Najgłębsze jądro Ziemi to kula żelaza o średnicy 1300 km Potrzebne są dalsze badania nad jądrem Ziemi Jądro Ziemi – ciekawostki Powszechnie uważa się, że budowa wnętrza Ziemi jest dobrze znana. Nasza planeta ma cztery główne warstwy: skorupę, płaszcz, jądro zewnętrzne i jądro wewnętrzne. Jednak od ponad dziesięciu lat część naukowców podejrzewała istnienie piątej, najgłębiej ukrytej warstwy. Choć sądzono, że jest ona prawie niemożliwa do wykrycia. Co kryje się we wnętrzu Ziemi? Aby zbadać wewnętrzną strukturę Ziemi, geolodzy z Australian National University stworzyli algorytm oparty o dane dotyczące czasu, jakiego potrzebują fale sejsmiczne, aby przebyć drogę przez wnętrze naszej planety. W tym celu posłużyli się informacjami gromadzonymi przez Międzynarodowe Centrum Sejsmologiczne (International Seismological Centre, ISC). Taka analiza przypomina nieco badanie USG. Następnie uczeni wykorzystali swój algorytm do przeszukania danych w celu odkrycia dowodów istnienia zmian w strukturze najgłębszej części wewnętrznego jądra Ziemi. Choć wyśledzenie zmian w strukturze żelaza, czyli głównego składnika jądra okazało się trudne, naukowcy zaobserwowali coś niezwykłego. Najgłębsze jądro Ziemi to kula żelaza o średnicy 1300 km Zauważyli zmiany w jądrze wewnętrznym, sugerujące istnienie nowej, wcześniej nieznanej „linii granicznej”. Może ona rozciągać się na odległość 650 km od środka Ziemi. Po raz pierwszy ogłoszono to w 2020 r. na łamach czasopisma naukowego „Journal of Geophysical Research: Solid Earth”. Wewnętrzne jądro Ziemi zacznie obracać się w przeciwnym kierunku? Naukowcy zastanawiają się, czy to możliwe Wewnętrzne jądro Ziemi – czyli najgłębsza część planety – zwalnia tempo swoich obrotów. Ale czy może również zmienić kierunek kręcenia się? <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/z-jadra-ziemi-wycieka-niezwykle-rzadki-i-niezwykle-cenny-pierwiastek-hel-3-to-geologiczny-cud-natury-fot-getty-images-ca0b6e3.jpeg" width="938" height="528" alt="Wewnętrzne jądro Ziemi zacznie obracać się w przeciwnym kierunku? Wiele na to wskazuje, twierdzą naukowcy (fot. Getty Images)" title="Wewnętrzne jądro Ziemi zacznie obracać się w przeciwnym kierunku? Wiele na to wskazuje, twierdzą naukowcy (fot. Getty Images)" /> Strukturę, której istnienie sugerują badania, naukowcy nazwali „innermost inner core”. Można to przetłumaczyć jako najgłębsze wewnętrzne jądro. Ma ono być kulą żelaza o średnicy 1300 km. Odkrycie to zostało potwierdzone przez najnowsze badania, opublikowane w „Nature Communications”. – To bardzo ekscytujące i może oznaczać, że musimy ponownie przepisać podręczniki! – mówi Joanne Stephenson, główna autorka badania z 2020 r. Odkrycie naukowców z Australii sugeruje, że 4,5 miliarda lat temu, a więc we wczesnych latach ewolucji Ziemi, mogło mieć miejsce dotychczas nieznane wydarzenie. Znacząco wpłynęło ono na strukturę naszej planety. – Szczegóły tego wielkiego wydarzenia są nadal nieco tajemnicze, ale dodaliśmy kolejny element układanki, jeśli chodzi o naszą wiedzę o wewnętrznym jądrze Ziemi – mówi Stephenson. Potrzebne są dalsze badania nad jądrem Ziemi Do niedawna cała nasza naukowa wiedza o wewnętrznej budowie Ziemi opierała się na połączeniu obserwacji dotyczących erupcji wulkanicznych i fal sejsmicznych. Autorzy nowego badania zwracają uwagę, że są to obserwacje pośrednie. Na ich podstawie przyjmuje się, że temperatura jądra wewnętrznego Ziemi przekracza 5000 stopni Celsjusza, a jego wielkość stanowi zaledwie 1% objętości Ziemi. Jądro wewnętrzne i zewnętrzne tworzą spójną strukturę. Umowną granicę między nimi tworzy tzw. nieciągłość Lehmann (od nazwiska duńskiej naukowczyni). Uczeni z Australii podkreślają, że ich odkrycie musi zostać zweryfikowane. Istnienie najgłębszego wewnętrznego jądra Ziemi trzeba potwierdzić innymi badaniami. Jądro Ziemi – ciekawostki W ostatnich latach nie brakowało interesujących doniesień dotyczących budowy wewnętrznej naszej planety. Oto kilka ciekawostek dotyczących jądra Ziemi: W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt! Nasza planeta kryje wiele zagadek. Dwie z nich znajdują się dosłownie pod naszymi stopami. To nieznane struktury, które stanowią część płaszcza Ziemi. Nie wiadomo, jak powstały ani czym s... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/w-srodku-ziemi-znajduja-sie-dwie-zagadkowe-struktury-gigantycznych-wielkosci-jedna-z-nich-zmienia-ksztalt-fot-nicolas-flament-youtube-e78ad7e.jpeg" width="938" height="380" alt="W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt! (fot. Nicolas Flament/YouTube)" title="W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt! (fot. Nicolas Flament/YouTube)" /> W 2020 r. uczeni odkryli, że jądro Ziemi zastygło wcześniej niż sądzono. Szacowano, że nastąpiło to w okresie między 4,5 mld (wtedy powstała Ziemia) a 565 mln lat temu. Naukowcy doprecyzowali te widełki czasowe. Ich zdaniem do zastygnięcia jądra doszło 1–1,3 mld lat temu. Z kolei w 2021 r. okazało się, że jądro Ziemi jest niesymetryczne. Dzieje się tak, ponieważ wewnętrzne jądro Ziemi rośnie szybciej po jednej stronie niż po drugiej. Wschodnia i zachodnia połowa jądra wewnętrznego wykazują różne zmiany prędkości fal sejsmicznych. Wschodnia część jądra wewnętrznego znajduje się pod Azją, Oceanem Indyjskim i zachodnim Pacyfikiem. Zachodnia leży pod obydwiema Amerykami, Oceanem Atlantyckim i wschodnim Pacyfikiem Z jądra Ziemi wycieka niezwykle rzadki i niezwykle cenny pierwiastek – hel-3. Uczeni odkryli to w 2022 r. Hel-3 to izotop helu, którego jądro składa się z dwóch protonów i tylko jednego neutronu. Jest niezwykle rzadki, ale i niezwykle cenny. Typowany jest na superwydajne, ekologiczne paliwo, które w przyszłości mogłoby zasilać elektrownie termojądrowe. Także w 2022 r. okazało się, że po powierzchni jądra Ziemi raz na 7 lat przebiega fala magnetyczna. Pomiary satelitarne i powierzchniowe wykazały, że na granicy jądra i płaszcza Ziemi oscyluje fala magnetyczna, która przesuwa się ze wschodu na zachód z prędkością 1500 km na rok. Źródła: Journal of Geophysical Research: Solid Earth, Nature Communications
Nowa tajemnica Ziemi: naukowcy odkryli, że między skorupą a płaszczem kryje się roztopiona warstwa skał. Co o niej wiemy?
Pod skorupą Ziemi naukowcy odkryli warstwę częściowo roztopionych skał. Znajduje się ona pod płytami tektonicznymi i może mieć znaczenie dla prób modelowania ich ruchu.
W tym artykule: Jak zbudowana jest Ziemia? Co to jest tektonika płyt? Dodatkowa warstwa płaszcza Co wiemy o roztopionych skałach pod ziemią? Już wcześniej podejrzewano, że na pewnej głębokości pod powierzchnią Ziemi kryją się obszary roztopionych skał. Naukowcy wykazali jednak, że nie występują – jak wcześniej podejrzewano – jedynie lokalnie. Warstwa ta rozciąga się pod połową globu, twierdzą badacze w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Nature Geoscience”. Jak zbudowana jest Ziemia? Wyobraźmy sobie, że gotujemy na twardo jajko i przecinamy je na pół. Składa się ono z dwóch warstw: ułożonego koncentrycznie białka i stanowiącego środek żółtka. Podobny obraz uzyskalibyśmy, gdyby udało nam się przeciąć na pół Ziemię. Nasza planeta również składa się z koncentrycznie ułożonych warstw. Patrząc ze zewnątrz, widzimy tylko skalistą skorupę. Jednak wnętrze Ziemi jest o wiele bardziej złożone. Żółtku odpowiada gorące i gęste jądro Ziemi, a białku jej płaszcz. Płaszcz Ziemi stanowi aż dwie trzecie masy planety. Natomiast najlepiej nam znana skorupa Ziemi, którą widzimy na co dzień, to zaledwie jeden procent masy całego globu. Co to jest tektonika płyt? Powierzchnia Ziemi, choć na pozór stabilna i nieruchoma, w istocie rzeczy jest dość ruchliwą częścią globu. Tworzą ją zazębiające się płyty tektoniczne, które oddziałują ze sobą. Mogą się zderzać albo wciskać jedna pod drugą. Efekty albo odczuwamy jako trzęsienia ziemi, albo widzimy jako wybuchy wulkanów lub wypiętrzone w przeszłości łańcuchy górskie. Naukowcy szacują, że ruch płyt tektonicznych kształtuje powierzchnię Ziemi już od 2,5 mld lat. „W tym okresie scaliło się aż pięć superkontynentów, a każdy z nich skazany był na rozpad, jaki stał się też udziałem Pangei” – pisze w książce „Ziemia” geolog Andrew H. Knoll. Proces trwa dalej. „Wędrówka Australii na północ wypiętrza imponujące góry Nowej Gwinei, której szczyty wznoszą się obecnie na 4500 metrów nad poziomem morza” – wyjaśnia Knoll. Dodatkowa warstwa płaszcza Tarcie między płytami tektonicznymi może wywoływać trzęsienia Ziemi. Nie sposób ich powstrzymać. Już samo prognozowanie jest ogromnym wyzwaniem, ponieważ Ziemia podlega zmianom również wewnątrz. W samym płaszczu gorąca materia wznosi się do góry, a chłodniejsza opada na spód. Dzieje się to jednak w ogromnej skali czasowej. „Kwestią sporną pozostaje precyzyjny trójwymiarowy wzorzec cyrkulacji płaszcza” – zauważa Knoll. Do jego budowy doszedł właśnie nowy element. Odkrył go Junlin Hua wraz z zespołem z Uniwersytetu Teksańskiego. W czasie pracy nad doktoratem Hua analizował dane sejsmiczne, obrazujące płaszcz Ziemi w okolicach Turcji. Dane wskazywały, że pod skorupą znajdują się obszary płaszcza składające się z częściowo roztopionych skał. Hua zaczął zbierać dane również z innych stacji sejsmicznych, aż uzyskał mapę całego globu. Ludzie wkrótce wyginą. Chyba, że znajdziemy 5 planet takich jak Ziemia – twierdzi naukowiec ze Stanfordu Jesteśmy w trakcie szóstego masowego wymierania. W dodatku tempo tego wymierania szybko wzrasta i już jest 100-krotnie szybsze niż w przypadku pięciu poprzednich wielkich wymierań. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/ludzie-wkrotce-wygina-chyba-ze-znajdziemy-5-planet-takich-jak-ziemia-twierdzi-naukowiec-ze-stanfordu-fot-maps4media-via-getty-images-394c317.jpg" width="938" height="626" alt="Ludzie wkrótce wyginą. Chyba, że znajdziemy 5 planet takich jak Ziemia – twierdzi naukowiec ze Stanfordu (fot. Maps4media via Getty Images)" title="Ludzie wkrótce wyginą. Chyba, że znajdziemy 5 planet takich jak Ziemia – twierdzi naukowiec ze Stanfordu (fot. Maps4media via Getty Images)" /> Co wiemy o roztopionych skałach pod ziemią? Okazało się, że to, co wcześniej uważał za anomalię, jest warstwą roztopionych skał występującą w skali globalnej. Znajduje się pod płytami tektonicznymi, na głębokości ok. 150 km, stanowiąc część tzw. astenosfery. Obejmuje prawie połowę Ziemi. Co więcej, podobne warstwy częściowo roztopionych skał mogą pojawiać się również głębiej w płaszczu. Czy nowo odkryta warstwa odpowiada za poruszanie się płyt kontynentalnych i oceanicznych? Według Hua niekoniecznie. Okazało się, że mapa roztopionej warstwy astenosfery, jaką stworzono, nie pokrywa się z pomiarami ruchu płyt tektonicznych powyżej. – Nie możemy wykluczyć, że te roztopione obszary lokalnie nie mają znaczenia – zastrzega prof. Thorsten Becker, współautor pracy. Dodaje jednak, że mogą stanowić zaledwie marker tego, co dzieje się na powierzchni tego, nie zaś przyczynę trzęsień ziemi czy wędrówek kontynentów. Źródło: EurekAlert, Nature Geoscience Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Budowa wnętrza Ziemi. Jak zbudowana jest nasza planeta?
Geologów od dawna interesuje budowa wnętrza Ziemi. Poznając ją, możemy lepiej zrozumieć procesy zachodzące na naszej planecie. Jak jest ona zbudowana?
W tym artykule: Budowa wnętrza Ziemi Skorupa ziemska Płaszcz Jądro Skąd się bierze pole magnetyczne Dlaczego bieguny się przemieszczają Ziemia jest zaliczana do planet skalistych Układu Słonecznego. Oznacza to, że jej powierzchnia jest zbudowana ze skał. Jednak budowa wnętrza Ziemi jest bardziej skomplikowana. Wraz z głębokością rośnie temperatura i ciśnienie, a zamiast skał mamy płynną magmę w płaszczu i metalowe jądro Ziemi. Poszczególne warstwy Ziemi nazywamy geosferami. Budowa wnętrza Ziemi Znajomość budowy wnętrza Ziemi jest bardzo ważna. Dzięki tej wiedzy lepiej rozumiemy zjawiska takie jak ruch płyt tektonicznych, trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów czy zmiany ziemskiego pola magnetycznego. Skorupa ziemska Według geologów Ziemia powstała 4,56 mld lat temu. Kiedy magmowe skały młodziutkiej planety stygły, na powierzchni powstała solidna skalna skorupa. Nazywamy ją skorupą ziemską. Składa się ona przede wszystkim z minerałów. Grubość skorupy ziemskiej wynosi od ok. 5 do 80 km. Stanowi ona 1,4 proc. objętości Ziemi oraz 0,3 proc. jej masy. Jest to najbardziej różnorodna chemicznie geosfera. Dowiercą się do płaszcza Ziemi. Ciekawe co znajdą To brzmi tak, jakby wizja z powieści Juliusza Verne'a stawała się rzeczywistością. Grupa naukowców wyrusza w morze by dokonać odwiertu i dotrzeć tak głębiej niż ktokolwiek do tej pory. Skorupa ziemska wchodzi w skład litosfery wraz z górną częścią położonego niżej płaszcza Ziemi. Warstwa wyznaczająca granicę między skorupą ziemską, a leżącym pod nią płaszczem to tzw. nieciągłość Mohorovičicia (inaczej nieciągłość Moho). Została nazwana na cześć chorwackiego naukowca Andrija Mohorovičicia. Warstwa ta leży pod ziemią na całym globie, jednak na zmiennej głębokości. Najgłębiej jest zagrzebana pod ciężkimi płytami kontynentalnymi – od 35 km do aż 80 km pod potężnymi masywami Himalajów i Andów. Najpłycej leży ona pod dnem oceanów – 5 do 8 km. Płaszcz Pod względnie stałym gruntem, na którym żyjemy, Ziemia jest o wiele gorętsza i bardziej niespokojna. Wysoka temperatura i ciśnienie w jej wnętrzu sprawiają, że substancje, które na powierzchni są skałami i gruntem, występują w formie płynnej – stają się magmą. Tworzy ona tzw. płaszcz Ziemi, który ma ok. 2,9 tys. km grubości. Jądro Ziemi zastygło wcześniej sądzono. Nowe badanie Na jakimś etapie w historii Ziemi zbudowane z płynnego metalu jądro planety ostygło i stwardniało. Ustalenie momentu w którym nastąpiła zmiana nie należy do prostych. Dotąd szacowano, że... Płaszcz dzielimy na trzy części. Płaszcz górny ma ok. 400 km grubości, jego temperatura to kilkaset stopni Celsjusza. Poniżej znajduje się strefa przejściowa o grubości od 400 do 650 km. Pozostała część to płaszcz dolny, gdzie temperatura sięga 4000 st. C, a ciśnienie 140 GPa (gigapaskali). W skład płaszcza wchodzi ok. 70 proc. objętości skał ziemskich. Płaszcz zawiera dużo magnezu i żelaza. Jądro Pod płaszczem kryje się jądro Ziemi. To metalowa kula o promieniu 3470 km. Jądro jest źródłem ziemskiego pola magnetycznego. Jądro Ziemi jest złożone z dwóch stref. Podróż do jądra niedoszłej planety. NASA szykuje misję na Psyche – asteroidę zbudowaną z cennych metali Wystartowała misja NASA mająca zbadać planetoidę Psyche. Ten krążący między Marsem a Jowiszem relikt po formowaniu się Układu Słonecznego jest prawdziwym skarbcem wiedzy i zasobów natur... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/db29a1037fcbced83f9f8ab82b1fff7c960e5c8c-9b6e9ac.jpeg" width="938" height="528" alt="Podróż do jądra niedoszłej planety. Wystartowała misja na Psyche – planetoidę zbudowaną z cennych metali (fot. NASA Television)" title="Podróż do jądra niedoszłej planety. Wystartowała misja na Psyche – planetoidę zbudowaną z cennych metali (fot. NASA Television)" /> Jądro zewnętrzne to ocean płynnego żelaza i niklu, głęboki na ponad 2 tys. km i o temperaturze 5500–6500 st. C. Pod nim znajduje się jądro wewnętrzne, zbudowane z zastygłego metalu. To gęsta kula o promieniu 1250 km. Ciśnienie w niej sięga 380 GPa. Strefy jądra rozdziela strefa przejściowa zwana nieciągłością Lehmann, która ma ok. 140 km grubości. Skąd się bierze pole magnetyczne Za powstawanie pola magnetycznego Ziemi odpowiada przede wszystkim jądro zewnętrzne. Przypomina ono ocean, ponieważ płynny metal ciągle w nim krąży. Proces ten jest burzliwy i bardzo chaotyczny. Wpływa na niego zarówno olbrzymia temperatura wnętrza Ziemi, jak i jej ruch wokół własnej osi. Kontynenty na Ziemi powstały wcześniej, niż sądzono. Pomyliliśmy się o pół miliarda lat Naukowcy z Norwegii opracowali nowy sposób datowania starożytnych fragmentów skorupy ziemskiej i przeprowadzili pierwsze badania. Zgodnie z ich wynikami, prawdopodobnie wcześniej błędnie ocen... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/skalista-skorupa-kontynentalna-uksztaltowala-sie-na-powierzchni-ziemi-miliardy-lat-temu-ale-tylko-niewielki-procent-dzisiejszej-skorupy-ziemskiej-pochodzi-z-tamtego-okresu-fot-getty-images-61c12df.jpeg" width="938" height="528" alt="Skalista skorupa kontynentalna ukształtowała się na powierzchni Ziemi miliardy lat temu, ale tylko niewielki procent dzisiejszej skorupy ziemskiej pochodzi z tamtego okresu (fot. Getty Images)" title="Skalista skorupa kontynentalna ukształtowała się na powierzchni Ziemi miliardy lat temu, ale tylko niewielki procent dzisiejszej skorupy ziemskiej pochodzi z tamtego okresu (fot. Getty Images)" /> Te nieustanne ruchy ogromnych mas metalu powodują, że nasza planeta zachowuje się jak ogromny elektromagnes czy też znane niegdyś rowerzystom dynamo. Potężne pole magnetyczne wydostaje się z jądra i otacza całą Ziemię. W rezultacie mamy dwa bieguny magnetyczne – położone w pobliżu tych geograficznych – gdzie pole jest najsilniejsze. Procesy zachodzące w jądrze Ziemi są wciąż słabo poznane. Naukowcy wiedzą jednak, że bieguny magnetyczne nie są stałe. W przeszłości wielokrotnie zmieniały one swoje położenie, a także zanikały. Ten proces to przebiegunowanie. Dlaczego bieguny się przemieszczają Obecnie przesuwa się północny biegun magnetyczny. Jeszcze w 1831 r. na półwyspie Boothia u północnych wybrzeży Kanady. Teraz porusza się w kierunku północnych wybrzeży Syberii. Zdaniem naukowców może to oznaczać, że bieguny za jakiś czas zamienią się miejscami, a zanim to nastąpi pole magnetyczne Ziemi na pewien czas całkowicie zaniknie. W kosmosie brakuje planet podobnych dla Ziemi, ale to tylko kwestia czasu Ziemia jest wyjątkowa nie tylko ze względu na istniejące na niej życie. Na tle innych planet wyróżniają ją również rozmiary. W kosmosie nadal niewiele ciał niebieskich można porównać ... Możliwe, że za wędrówkę biegunów odpowiadają struktury, jakie udało się wykryć naukowcom. Występują one na granicy zewnętrznego jądra i płaszcza Ziemi. Składają się z wyjątkowo gęstych i gorących skał. Ich nagromadzenie znajduje się pod dnem Pacyfiku – m.in. w okolicy Hawajów oraz Markizów.
Z jądra Ziemi wycieka niezwykle rzadki i niezwykle cenny pierwiastek – hel-3. „To geologiczny cud natury”
Naukowcy przeprowadzili symulacje, z których wynika, że na Ziemi główny rezerwuar cennego helu-3 stanowi jądro naszej planety. To odkrycie rzuca nowe światło na najstarszą część historii Ziemi.
W tym artykule: Gdzie na Ziemi jest najwięcej helu-3? Ile helu-3 traci rocznie Ziemia? Kiedy Ziemia utraciła zasoby helu-3? Ile helu-3 pozostało na Ziemi? Jeden neutron robi różnicę. Hel najczęściej ma w jądrze dwa protony i dwa neutrony. Taka postać tego pierwiastka stanowi 99,999 proc. ziemskiego helu. Pozostałe 0,001 proc. przypada na hel-3. To izotop helu, którego jądro składa się z dwóch protonów i tylko jednego neutronu. Hel-3 jest nie tylko niezwykle rzadki, ale i niezwykle cenny. Typowany jest na superwydajne, ekologiczne paliwo, które w przyszłości mogłoby zasilać elektrownie termojądrowe. Według szacunków, jakie można znaleźć na stronie AGH, tylko 500 kg helu-3 wystarczyłoby, by przez rok zasilać miasto wielkości Berlina (czyli mające ponad 3,5 mln mieszkańców). Co istotne, w reakcji termojądrowej z użyciem helu-3 nie powstawałyby odpady promieniotwórcze. Gdzie na Ziemi jest najwięcej helu-3? Problem polega na tym, że na Ziemi helu-3 jest bardzo niewiele. Stany Zjednoczone są w stanie pozyskiwać zaledwie kilkadziesiąt kilogramów tego pierwiastka rocznie. To powoduje, że ogromne zainteresowanie budzą księżycowe zasoby helu-3. Na Księżycu ma być go 100 mln razy więcej niż w złożach na Ziemi. Czy fuzja jądrowa jest na wyciągnięcie ręki? Wynik przeprowadzonego w ubiegłym miesiącu eksperymentu, który odbył się w Narodowym Instytucie Zapłonu (NIF) w Kalifornii w USA, daje duże nadzieje na osiągnięcie skutecznego zapłonu fuz... W przypadku Księżyca istotne jest też to, że hel-3 znajduje się w regolicie, czyli na powierzchni satelity. Jeśli chodzi o naszą planetę, główne zasoby tego pierwiastka miały znajdować się w jej skorupie (skąd przez miliony lat uciekał do atmosfery) oraz w płaszczu. Jednak przeczą temu nowe badania Petera Olsona z Uniwersytetu Nowego Meksyku. Jego praca na temat helu-3 została opublikowana w czasopiśmie naukowym „Geochemisty, Geophysics, Geosystems”. Ile helu-3 traci rocznie Ziemia? Każdego roku z wnętrza naszej planetu uwalnia się ok. 2 kg helu-3. Dzieje się to w miejscach, gdzie spotykają się płyty tektoniczne. – To cud natury i istotna wskazówka dotycząca historii naszej planety – mówi Olson. Rewolucyjny pomysł na pozyskiwanie energii geotermalnej: wwiercić się w ziemię na rekordową głębokość 20 km Założona zaledwie dwa lata temu firma Quaise, w skład której wchodzą naukowcy z MIT, chce pobić rekord świata w podróży do wnętrza Ziemi. To podobno najkrótsza droga do wykorzystywania e... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/rewolucyjny-pomysl-na-pozyskiwanie-energii-geotermalnej-wwiercic-sie-w-ziemie-na-rekordowa-glebokosc-20-km-fot-quaise-8d137e1.jpeg" width="938" height="380" alt="Rewolucyjny pomysł na pozyskiwanie energii geotermalnej: wwiercić się w ziemię na rekordową głębokość 20 km (fot. Quaise)" title="Rewolucyjny pomysł na pozyskiwanie energii geotermalnej: wwiercić się w ziemię na rekordową głębokość 20 km (fot. Quaise)" /> Dotychczas naukowcy nie wiedzieli, skąd pochodził ten pierwiastek i jak duże są jego zasoby zmagazynowane wewnątrz Ziemi. By to wyjaśnić, Olson opracował model, uwzględniający wczesne etapy formowania się naszej planety oraz powstanie Księżyca. Kiedy Ziemia utraciła zasoby helu-3? Hel-3 to bardzo „stary” pierwiastek. Powstał zaraz po Wielkim Wybuchu, kilkanaście miliardów lat temu. Mgławica słoneczna, czyli wirujący obłok pyłu i gazu, z którego uformował się Układ Słoneczny, zawierała ogromne jego ilości. W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt! Nasza planeta kryje wiele zagadek. Dwie z nich znajdują się dosłownie pod naszymi stopami. To nieznane struktury, które stanowią część płaszcza Ziemi. Nie wiadomo, jak powstały ani czym s... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/w-srodku-ziemi-znajduja-sie-dwie-zagadkowe-struktury-gigantycznych-wielkosci-jedna-z-nich-zmienia-ksztalt-fot-nicolas-flament-youtube-217935a.jpeg" width="938" height="380" alt="W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt! (fot. Nicolas Flament/YouTube)" title="W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt! (fot. Nicolas Flament/YouTube)" /> Z modelu Olsona wynika, że młoda Ziemia też była bardzo bogata w hel-3. Utraciła jednak jego większość w czasie katastrofy, w wyniku której powstał Księżyc. Ok. 4 mld lat temu w Ziemię uderzyło potężne ciało niebieskie – wielkości jednej trzeciej naszej planety. W rezultacie tego zderzenia płaszcz Ziemi został zniszczony, a hel-3 zmagazynowany wewnątrz ulotnił się. Ile helu-3 pozostało na Ziemi? Z modelu Olsona wynika, że najwięcej helu-3 znajduje się w jądrze Ziemi. Ile go jest? Od 10 teragramów (1013 gramów, czyli 10 megaton) do petagrama (1015 gramów, czyli jednej gigatony), oszacował badacz. Jeśli te obliczenia są poprawne, wskazywałoby to, że Ziemia uformowała się w samym środku mgławicy słonecznej, gdzie helu-3 było najwięcej. Podróż do jądra niedoszłej planety. NASA szykuje misję na Psyche – asteroidę zbudowaną z cennych metali Wystartowała misja NASA mająca zbadać planetoidę Psyche. Ten krążący między Marsem a Jowiszem relikt po formowaniu się Układu Słonecznego jest prawdziwym skarbcem wiedzy i zasobów natur... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/db29a1037fcbced83f9f8ab82b1fff7c960e5c8c-9b6e9ac.jpeg" width="938" height="528" alt="Podróż do jądra niedoszłej planety. Wystartowała misja na Psyche – planetoidę zbudowaną z cennych metali (fot. NASA Television)" title="Podróż do jądra niedoszłej planety. Wystartowała misja na Psyche – planetoidę zbudowaną z cennych metali (fot. NASA Television)" /> Nie jest to jednak pewne. Sam Olson przyznaje, że jego symulacja opiera się na wielu założeniach. Jednym z nich jest na przykład hipoteza, że hel-3 stał się częścią mieszaniny metali, z których składa się ziemskie jądro. Inną – że część tego pierwiastka przedostaje się z jądra do płaszcza. To wszystko sprawia, że szacunki dotyczące ilości helu-3 w jądrze obarczone są sporym ryzykiem błędu. – Nadal jest tu więcej zagadek niż pewników – podsumowuje swój model Peter Olson. Źródła: Geochemisty, Geophysics, Geosystems; Advancing Earth and Space Science; AGH.
Okazuje się, że jądro Ziemi jest niesymetryczne!
Naukowcy odkryli, że jądro Ziemi przyrasta niesymetrycznie.
W tym artykule: Płynne żelazo w centrum Ziemi Jądro Ziemi rośnie nierównomiernie Ziemia nie jest wyjątkiem Jądro Ziemi powstało niemal od razu po sformowaniu się naszej planety, tzn. w przeciągu około pierwszych 200 mln lat jej istnienia. Obecnie Ziemia liczy sobie 4,5 miliarda lat. Formowanie się Ziemi doprowadziło do uwięzienia ogromnej ilości ciepła w jej wnętrzu. Stopniowa utrata tego ciepła oraz trwający proces rozpadu promieniotwórczy napędzają ewolucję naszej planety. Proces utraty ciepła we wnętrzu Ziemi stanowi napęd dla przepływów ciekłego żelaza w warstwie jądra zewnętrznego. Proces ten jest źródłem ziemskiego pola magnetycznego. Jednocześnie, proces powolnego wytrącania ciepła przez wewnętrzne warstwy Ziemi prowadzi do ruchów płyt tektonicznych, które mają ogromny wpływ na powierzchnię naszej planety. Na skutek grawitacji cięższe od innych materiałów żelazo, spłynęło do centrum młodej Ziemi, a skaliste minerały oparte głównie na związkach krzemu umiejscowiły się w warstwach zewnętrznych tworząc płaszcz i skorupę planety. Płynne żelazo w centrum Ziemi W miarę upływu czasu, Ziemia ochładzała się, a temperatura w centrum planety spadła ostatecznie poniżej temperatury topnienia żelaza, która wynosi 1,538 °C. To sprawiło, że wewnętrzne jądro Ziemi zaczęło się krystalizować. Obecnie wewnętrzne jądro naszej planety powiększa się w tempie około 1 mm na rok. Innymi słowy, każdej sekundy dochodzi do zestalania 8000 ton stopionego żelaza! W ciągu miliardów lat, ten proces wychładzania doprowadzi w końcu do tego, że całe jądro Ziemi stanie się stałe, co spowoduje zanik pola magnetycznego planety. Pomimo dość dużej wiedzy, jaką posiadamy na temat jądra Ziemi, wciąż nie wiemy np. jak tak naprawdę, doszło do jego powstania poza ogólnymi informacjami. Znajdujące się ponad 5 000 kilometrów pod powierzchnią Ziemi jądro jest badane przez różne grupy naukowców: sejsmologów, którzy pośrednio badają je za pomocą fal sejsmicznych, oraz geodynamików, którzy tworzą modele jego dynamiki, oraz fizyków minerałów, którzy badają zachowanie stopów żelaza w wysokich ciśnieniach i temperaturach. Jądro Ziemi rośnie nierównomiernie Połączenie ich wysiłków doprowadziło do odkrycia istotnej cechy ziemskiego jądra. Wewnętrzne jądro Ziemi rośnie szybciej po jednej stronie niż po drugiej! Znajomość tego faktu może pomóc w dokładniejszym określeniu jego wieku oraz w znalezieniu wielu odpowiedzi na temat ziemskiego pola magnetycznego. Już w latach 90. naukowcy zauważyli, że prędkość z jaką fale sejsmiczne rozchodzą się w jądrze wewnętrznym podlega wahaniom. Ściślej, wschodnia i zachodnia połowa jądra wewnętrznego wykazywały różne zmiany prędkości fal sejsmicznych. Wschodnia część jądra wewnętrznego znajduje się pod Azją, Oceanem Indyjskim i zachodnim Pacyfikiem, a zachodnia leży pod obydwiema Amerykami, Oceanem Atlantyckim i wschodnim Pacyfikiem. Stałe jądro wewnętrzne podlega działaniu ogromnych sił grawitacyjnych, które równomiernie rozprowadzają nowy przyrost poprzez proces tzw. „pełzającego przepływu wewnętrznego”, który utrzymuje jego kulisty kształt. Kiedy naukowcy dopasowali dane pochodzące z obserwacji sejsmicznych do modeli przepływów płynnego żelaza w jądrze, stwierdzili, że prawdopodobnie jego wewnętrzna warstwa (w centrum całego rdzenia, który uformował się dużo wcześniej) ma wiek od 500 milionów do 1,5 miliarda lat. Niezależnie od tego, jaki jest jego dokładny wiek, nie ulega wątpliwości, że wewnętrzne jądro Ziemi jest stosunkowo młode, i istnieje przez okres wynoszący od jednej dziewiątej do jedną trzeciej całego wieku Ziemi. Ziemia nie jest wyjątkiem Pomijając te dociekania, warto zadać pytanie czy posiadanie w swoim wnętrzu niesymetrycznego jądra czyni Ziemię wyjątkową? Według obecnej wiedzy na temat innych planet, nie. Wiele planet ma w swoim centrum jądra, które składają się z dwóch połówek, które bardziej, bądź mniej różnią się od siebie. Na Marsie np. powierzchnia północnej połowy jądra jest położona dalej od powierzchni planety niż południowej połowy. Na Merkurym i Jowiszu to nie powierzchnia jądra planetarnego jest nierówna, ale pole magnetyczne, które jest niesymetryczne.
Jądro Ziemi zastygło wcześniej niż dotąd sądzono. Nowe badanie
Na jakimś etapie w historii Ziemi zbudowane z płynnego metalu jądro planety ostygło i stwardniało. Ustalenie momentu w którym nastąpiła zmiana nie należy do prostych. Dotąd szacowano, że między 4,5 mld (wiek Ziemi) a 565 mln lat temu. Autorzy nowego badania z Teksasu zdołali nieco zawęzić te widełki, mianowicie 1 do 1,3 mld lat temu.
Dziś ową żelazną kulę stanowiącą jądro otacza płaszcz płynnego metalu. Razem tworzą gigantyczne geodynamo zasilające pole magnetyczne wokół Ziemi, które chroni przed zabójczymi wiatrami słonecznymi i pozwala przetrwać życiu na powierzchni. View oEmbed on the source website Taka przynajmniej jest hipoteza zaproponowana przez Edwarda Bullarda. Teoria o ”samowzbudnym dynamie” generującym pole magnetyczne Ziemi na skutek wirowych prądów elektrycznych płynących w płynnym jądrze Ziemi cieszy się dziś największą popularnością i została matematycznie potwierdzona z pomocą modelu dynama magnetohydrodynamicznego. Wiek owego geodynama udało się zbadać naukowcom z Uniwersytetu Teksasu w Austin. – Ludzie są niezwykle ciekawi w jaki sposób powstało i skąd bierze się siła pola magnetycznego. W końcu od tego zależy nasze istnienie na Ziemi – zauważył Jung-Fu Lin w informacji prasowej. Geodynamo zasilają, tak się obecnie sądzi, prądy konwekcyjne w płynnym jądrze Ziemi. Założenie jest następujące: w prądach tych ruch obrotowy Ziemi poprzez efekt (siłę) Coriolisa wywołuje wiry działające na tej zasadzie co jednobiegunowy generator Faradaya. Wytwarzają w ten sposób prąd elektryczny, który z kolei wytwarza pole magnetyczne. View oEmbed on the source website Co zatem stało się miliardy lat temu? Żeby cofnąć się tak daleko w czasie konieczne było odtworzenie w laboratorium warunków panujących w sercu planety. Spróbowano dowiedzieć się, jakim sposobem przez tak długi okres płynne żelazo pozostawało wystarczająco gorące, by podtrzymać prądy konwekcyjne a w efekcie – zasilanie geodynama. Kluczem do zagadki, jak uznali naukowcy, jest bliższe przyjrzenie się przewodnictwu cieplnemu żelaza pod różnymi ciśnieniem a w temperaturze zbliżonej do tej w jądrze Ziemi. W tym celu próbkę metalu podgrzano laserem i ściśnięto diamentowym imadłem. Próbowano długo na różne sposoby. W sumie zajęło to aż dwa lata. W końcu udało się przeprowadzić skuteczny pomiar przy 170 gigapaskalach (ciśnienie 170 mln razy większe niż atmosferyczne na poziomie morza) i w temperaturze 3000 Kelvinów (2726 C.). Ciśnienie w zewnętrznym płaszczu jądra waha się od 135 do 330 gigapaskali, a temperatury od 4 tys. do 5 tys. Kelvinów. W samym jądrze sięga ona 6000 Kelvinów, ale żelazo pod olbrzymim ciśnieniem zmienia się w ciało stałe. Gdy zmierzono przewodnictwo próbki w przyjętych warunkach okazało się, że jest 30 do 50 proc. niższe, niż gdyby faktycznie zestalenie płynnego jądra miało nastąpić 565 mln lat temu. Mogąc narzucić wyższy limit przewodnictwa cieplnego żelaza naukowcy automatycznie mogli też poprawić szacunki dotyczące wieku wewnętrznego jądra planety. - Właściwie, kiedy już się wie jak dużo ciepła przechodzi z zewnętrznego płaszcza jądra do środka, można policzyć czas potrzebny Ziemi by ostygła wystarczająco, żeby w jądrze wewnętrznym nastąpiła krystalizacja – stwierdził Lin. Linia czasu uzyskana przez naukowców z Teksasu pasuje dość dobrze do zmiany w polu magnetycznym Ziemi. Zwiększenie siły pola widać dość dobrze po zmianie ułożenia ferromagnetycznych minerałów jak magnetyt, hematyt czy pirotyn w skałach. A widać takie zjawisko w warstwach mających od 1 do 1,5 mld lat. Sęk w tym, że odnajduje się (sugerowane zmianą ułożenia minerałów) także ślady późniejszego zwiększenia siły pola, owe 565 mln lat temu. Nie wiadomo jedynie co je spowodowało.