Путешествие к центру Земли, к месту дальше, чем Вселенная

Кредиты изображений: Университет Тохоку

«Температура поверхности Солнца составляет около 5778 Кельвин»

Забудьте о спекуляциях края Вселенной. Задумывались ли вы, что находится в центре планеты, которую вы провели всю свою жизнь? Если вы такой человек, как Скотт Келли, который думает: «Ну, я технически не проводил здесь все свое время», тогда возникает быстрый вопрос: что сложнее? Отправляясь в космос или достигая центра Земли? Сколько мы на самом деле знаем о месте, которое мы называем домом, единственной известной обсерваторией нашей вселенной?

Киноплакат: Путешествие к центру Земли

История и мифы о центре Земли были предметом обсуждения в художественной литературе, науке и за ее пределами с незапамятных времен. Вернемся к 1692 году нашей эры. Прошло всего 10 лет после того, как таинственная неопознанная комета промелькнула на ночном небе. Астроном Эдмонд Халли еще не определил закономерности, связанные с этой кометой. Задолго до этого он предложил «Земля полая!» На самом деле многие годы верили в полую землю, как плоские земляне. Такая концепция была исследована в научной фантастике, как роман 1864 года, написанный Жюлем Верном, название которого вы, вероятно, слышали. (Разве вы не нажали на это из-за этого?) Удивительно, но даже есть веб-сайт, посвященный этой претензии, https://www.ourhollowearth.com/

Сегодня мы точно знаем, что Земля не пустая. Внутри что-то есть, место, куда еще никто не дошел. Давайте сделаем несколько глубоких раскопок, чтобы выяснить, что это такое.

Технически, мы не собираемся делать то, что делал Элон Маск, но давайте углубимся в информацию, которую мы имеем до сих пор. Позвольте мне вместо этого дать вам «интересную компанию», если вы читаете это, застряв в пробке или ожидая чего-то или кого-то.

В глубину

Расположение Challenger Deep

Давайте начнем наше путешествие в самое глубокое место на поверхности Земли, Марианский желоб в Тихом океане. Удивительно, что даже в этом окопе человечество достигло самой глубокой точки, называемой «Челленджер Глубокая», которая лежит на глубине около 10900 метров ниже поверхности. С давлением примерно в 1100 раз больше, чем на уровне моря, в темном месте, где даже солнечный свет не может достичь, ученые неожиданно обнаружили жизнь на самом дне океанов.

Но мне придется перефразировать мое предыдущее предложение. «Глубокий претендент» - не самая глубокая точка на Земле, как многие могли поверить.

Это подводит нас к пробоине, пробуренной людьми в России, которая еще глубже. Никогда не слышал об этом? Он называется «Кольская сверхглубокая скважина». Люди буквально копали его в течение 19 лет вплоть до глубины 12262 метров, что делает его самой глубокой точкой на Земле до настоящего времени. Они не могли копать дальше просто потому, что условия были слишком суровыми с температурой на дне, достигающей около 180 градусов по Цельсию! Это супер жарко Одно можно сказать наверняка, так как мы идем глубже, температура увеличивается.

Итак, на картинке слева вы можете увидеть маленький запечатанный круг. Поверите ли вы мне, если я скажу, что он открывается в более чем 12-километровую дыру в Земле? На самом деле вы видите Кольскую сверхглубокую скважину, которая была закрыта в августе 2012 года. Если вы размышляете над тем, насколько она глубока, она составляет всего лишь 0,192% от расстояния до центра! Это максимум, который тот, кто покорил Луну, мог достичь здесь, на Земле. Все ниже этого уровня объясняется только с помощью различных теорий и гипотез, основанных на доступных нам научных данных.

Достижение подземного океана

Если бы мы продолжали копать, технически мы оказались бы в огромном подземном океане, в котором воды было в 3 раза больше, чем всей воды всех океанов на поверхности, вместе взятых! Поверьте мне, это не взято из любого фантастического романа.

Откуда нам это знать? Прежде чем раскрыть ответ, вопрос. Как вы думаете, откуда вся вода на нашей планете?

Исследования, проведенные Северо-Западным университетом и Университетом Мексики, свидетельствуют о том, что подземный источник воды достигает 660 км. Эта красивая инфо-графика Кэт Леветт иллюстрирует то же самое.

Существование Ringwoodite является ключом к этой загадке. Этот материал образуется только под высоким давлением и в жестких условиях глубоко под водой, и угадайте, что в нем есть вода, как гидроксильные ионы!

Мы находимся на 660 км ниже уровня моря, и нам еще предстоит проехать 5711 км. Еще в школе мы бы узнали, что у Земли есть кора, мантия и ядро; но это еще не все. Если вы еще не осознали этого, мы уже глубоко внутри мантии, превзойдя разрыв Мохоровичей. (Сокращенный как Мохо (по крайней мере, теперь я могу произнести это слово по буквам), он отмечает переход от коры к мантии и существует на глубине около 7–35 км)

Мантия: место, которое составляет 84% объема Земли

Мантия разделена на 4 отдельных слоя;

  1. Верхняя мантия, которая включает литосферу и астеносферу
  2. Переходная зона (отметка 660 км, где предполагается наличие запасов подземных вод)
  3. Нижняя мантия (глубина до 2891 км)
  4. Таинственный Ядро-Мантия Граница

К концу нижней мантии мы сталкиваемся с чем-то весьма тревожным. Прежде чем идти вперед, расскажу несколько вещей:

Возможно, вы слышали о Ксеноморфе раньше, но встречали ли вы когда-нибудь Ксенолит? Проще говоря, это другой тип камня внутри другого камня. Эти специальные камни дают нам представление о структуре мантии. Чаще всего эти доступные ксенолиты, обнаруженные в породах, происходят из глубин Земли и попали на поверхность. Анализируя их состав, мы можем понять условия, которые существуют глубоко внизу.

Немного сейсмического анализа

В нижней части нижней мантии мы достигаем границы ядро-мантия (на 2981 км). То, что делает это особенным, - то, что это действует как граница между твердой мантией и жидким внешним ядром. Повторяю, внешнее ядро ​​жидкое!

Погружаясь в жидкометаллическое внешнее ядро, на расстоянии около 2100 км, мы достигаем точки, называемой разрывом Гутенберга. Пришло время включить режим ученого! Чтобы понять значение этого, мы должны сначала знать о сейсмических волнах, объемных волнах, чтобы быть конкретными.

Сейсмические волны - это просто волны «энергии», которые можно в общих чертах классифицировать на поверхностные волны (те, которые распространяются на поверхности Земли) и волны тела (те, которые проходят через поверхность Земли).

Объемные волны далее классифицируются на Первичные волны (или Р-волны) и Вторичные волны (или S-волны). Сейсмометр - это специальный чувствительный прибор, который может обнаруживать и регистрировать эти сейсмические волны. Используя эти инструменты, можно проанализировать несколько вещей. Волны генерируются из-за вибраций, рывков или каких-либо помех на поверхности Земли. Теперь мы знаем, что P-волны имеют продольную природу, то есть распространение волны происходит в том же направлении, что и перемещение (или вибрация) среды, через которую она проходит. Установлено, что S-волны имеют поперечную природу, то есть распространение волны перпендикулярно направлению смещения среды. Следовательно, поперечные волны могут распространяться только через жесткую среду, которая может удерживать перпендикулярные перемещения.

Продольные волныПоперечные волны (Изображение предоставлено: acs.psu.edu)

Итак, вывод для всего этого анализа? Поперечные волны (также известные как S-волны) не могут проходить сквозь жидкости. Но подождите, я только что упомянул, что наше внешнее ядро ​​имеет жидкую природу? Ученые сразу поняли этот аргумент и, просто проанализировав сейсмические волны, выяснили значение разрыва Гутенберга. Он по существу отмечает границу, где S-волны полностью исчезают (поскольку они не могут выходить за его пределы), указывая на жидкую расплавленную природу внешнего ядра, а также показывает нам, что P-волны уменьшаются в скорости. Так мы смогли составить карту внутренней структуры Земли на таких больших глубинах.

Выход на последний рубеж: внутреннее ядро

Продвигаясь дальше во внешнее ядро, мы достигаем места, называемого разрывом Буллена, где мы снова встречаемся с замечательным отличием, твердым внутренним ядром. Ага! в самом центре Земли лежит сплошное металлическое внутреннее ядро ​​диаметром около 1220 км. На этой глубине давление настолько велико, что железо и никель, присутствующие в ядре, могут существовать в твердом состоянии, несмотря на высокую температуру. Кстати, насколько высокая температура в этой точке?

Это - ждать этого - колоссальные 5700 Кельвин! Самая первая строка этой статьи, которую вы, возможно, считали случайной, теперь начинает иметь какой-то смысл (прокрутите вверх и проверьте, пропустили ли вы ее!). В глубине ваших ног лежит горячий свирепый металлический шар, соперничающий с Солнцем! Как страшно это! Эти наблюдения также помогают нам понять процесс формирования планет.

Но подождите, наше путешествие еще не закончилось. Теперь у нас есть хорошее представление обо всем, что существует до центра Земли, но что-то не так. Ни одно обсуждение ядра не является полным без упоминания о магнитном поле Земли. Прежде чем мы сделаем это, вот несколько вопросов для размышления.

Вопрос о том, что может показаться очень тривиальным наблюдением, иногда может привести к революционным открытиям.

Задумывались ли вы, почему Земля вращается вокруг своей оси? Почему планеты вращаются? Более интересный вопрос: почему все планеты вращаются с запада на восток относительно своей оси, а Венера и Уран вращаются с востока на запад?

Говоря о вращении, я упоминал о том, что наше внутреннее ядро ​​также, фактически, вращается в направлении с востока на запад, которое тоже со скоростью, превышающей вращение Земли? Также внешнее жидкое ядро ​​вращается в противоположном направлении (с запада на восток). Просто найдите время, чтобы представить эти вращения и насколько сложна вся система. Эти вращения связаны с магнитным полем Земли.

Откуда это магнитное поле? Наша лучшая теория основана на самой сути, но здесь есть неправильное представление. Экстремальный нагрев материала может оказать на него несколько интересных эффектов. Настало время ввести то, что называется точкой Кюри, которая, по сути, является максимальной температурой, до которой определенный материал может сохранять свои постоянные магнитные свойства. Выше точки Кюри материал потерял бы весь свой магнетизм. Кюри точка железа составляет около 1043 Кельвина. Разве температура в ядре не намного выше, чем это?

Ясно, что твердое внутреннее железное ядро ​​не является причиной магнитного поля. Происхождение магнитного поля объясняется с помощью более сложной теории динамо. В буквальном смысле происходит конвекция, за которой следует закон Ампера в действии во внешнем жидком ядре. Если вы забыли физику в старшей школе, вот краткое резюме: токовая петля может генерировать магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле может генерировать электрический ток взамен. Эти поля оказывают силу Лоренца на заряженные частицы. Позвольте мне закончить этот технический jibber-jabber и перейти прямо к делу.

Компьютерное моделирование магнитного поля Земли (просто посмотрите, насколько это сложно)

Если вы думаете, что мы все хорошо поняли, вы абсолютно неправы. Я только что поцарапал поверхность айсберга. Мы буквально ничего не знаем, но притворяемся, как будто мы делаем! Я сейчас просто закину вас несколькими интересными вопросами. Знаете ли вы, что наше магнитное поле меняет свое направление каждые несколько сотен тысяч лет? Марс даже не имеет магнитного поля (насколько нам известно). Как насчет этого? Знаете ли вы о фазе Т Таури Солнца, которая могла бы сильно повлиять на генерацию магнитного поля Земли? Слишком много для обсуждения, и если я буду продолжать, эта статья буквально станет учебником!

Несколькими параграфами ранее, когда я упомянул, что наше путешествие еще не закончилось, я фактически имел в виду что-то еще, что-то более странное.

Давайте войдем во внутреннее внутреннее ядро:

Сравнительно недавнее исследование показывает, что само внутреннее ядро ​​имеет еще один слой, называемый внутренним внутренним ядром! Похоже, ученые устали называть все эти слои наконец.

ОСНОВАНИЕ ОСНОВАНИЯ: Утюг во внутренней части внутреннего ядра Земли (красный) ориентирован под совершенно другим углом (синие линии) по сравнению с остальной частью внутреннего ядра (оранжевый). Новые исследования показывают, что внутреннее ядро ​​на самом деле сформировалось на миллиарды лет раньше, чем считалось ранее, вскоре после образования планеты. (ФОТОКУРТЕСИЯ: ИЗДАТЕЛЬСКИЕ УСЛУГИ ЛАЧИНЫ)

Удивительный факт об этом регионе состоит в том, что железные кристаллы здесь находятся на оси восток-запад, в отличие от других частей, где они ориентированы на оси север-юг, и мы просто не знаем почему.

Возможно, мы можем наконец прийти к выводу, что мы практически достигли истинного центра Земли.

В одном мы можем быть уверены, что в самом центре находится самая древняя точка нашей планеты, место, которое символизирует сердце живой планеты. Может быть, мы никогда не достигнем этого. Может быть, даже лучше, если мы не попробуем. Исследовать что-то, не имея четкого представления о последствиях, - это риск. Но остановим ли мы наше преследование, пока не стало слишком поздно?

Может быть. Может быть нет.

Вот несколько ссылок, чтобы продолжить ваше исследование;

  1. Теория динамо: истоки магнитного поля планеты
  2. Почему Венера и Уран вращаются в неправильном направлении?
  3. Где находится магнитное поле Марса?
  4. Что такое звезда T-Tauri?
  5. Интересная статья о геомагнитном обращении

Общая информация о названии статьи: для тех, кто еще не осознал этого, название происходит от сочетания известного романа Жюля Верна («Путешествие к центру Земли») и менее известной японской серии название «Место дальше, чем Вселенная», которое следует истории группы молодых людей, отправляющихся в экспедицию в Антарктиду. Кто-то может задаться вопросом, как название может вводить в заблуждение, но, с моей точки зрения, оно в целом означает тот факт, что, возможно, мы когда-нибудь исследуем звезды и дальше, но по иронии судьбы мы никогда не достигнем центра Земли. Это действительно как место дальше, чем сама вселенная. Если мы действительно достигнем этого, это, вероятно, конец человечества.