Miez interior

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: nucleul Pământului .
Pământul a secționat de la miez la exosferă. Parțial la scară

Miezul interior al Pământului este stratul cel mai interior al planetei.

După cum a relevat studiile seismologice , aceasta constă dintr-o sferă vâscoasă cu o rază de aproximativ 1220 km , doar 70% din cea a Lunii . Se crede că este compus dintr-un aliaj de fier-nichel și are o temperatură similară cu cea a suprafeței solare [1] . Este indicat de cercetători cu termenul miez solid : de fapt, în ciuda temperaturilor foarte ridicate, presiunea puternică împiedică topirea completă a metalului.

Descoperire

Existența unui miez interior distinct de un miez exterior lichid a fost descoperită în 1936 de seismologul Inge Lehmann [2] prin observațiile undelor seismice generate de cutremure care sunt parțial reflectate pe marginea miezului și pot fi detectate de către persoane sensibile. seismografe plasate pe suprafața Pământului.

Miezul exterior se credea a fi lichid, datorită incapacității sale de a transmite unde elastice transversale ; doar unde de compresie , așa cum am văzut, trec prin ea. [3] Vâscozitatea miezului interior a fost dificil de stabilit, deoarece undele transversale (unde de forfecare) elastice, care era de așteptat să treacă prin ele, sunt foarte slabe și greu de detectat. Dziewonski și Gilbert au stabilit coerența acestei ipoteze folosind moduri normale ale vibrației Pământului cauzate de cutremure mari. [4] Reclamațiile recente referitoare la detectarea unui nucleu interior care ar putea transmite unde transversale au fost inițial controversate, dar acum au câștigat credibilitate și acceptare. [5]

Compoziţie

Pe baza abundenței elementelor chimice din sistemul solar , a proprietăților lor fizice și a altor restricții chimice care afectează volumul rămas al Pământului, se crede că nucleul interior este compus în principal dintr-un aliaj de fier-nichel, cu cantități foarte mici de altele. element. [6] Deoarece este mai puțin dens decât fierul pur, Francis Birch a considerat că miezul exterior conținea aproximativ 10% dintr-un amestec de elemente mai ușoare, deși acestea sunt de așteptat să fie mai puțin abundente în miezul interior solid. [7]

Temperatura

Temperatura miezului interior poate fi estimată utilizând restricții experimentale și teoretice referitoare la temperatura de topire a fierului impur la presiune (aproximativ 330 GPa ) înregistrat la limita miezului interior, care este estimat în jur 5 700 K. [8] Gama de presiuni din nucleul interior al Pământului este cuprinsă între 330 și 360 GPa (peste 3.000.000 atm ), [9] fierul poate fi solid numai la temperaturi atât de ridicate, deoarece temperatura sa de topire crește drastic la aceste presiuni ridicate. [10]

Conform studiilor recente, temperatura miezului este în cea mai mare parte produsă de degradarea spontană a elementelor radioactive precum uraniul , toriul și potasiul . [11] [12]

Istorie

JA Jacobs [13] a fost primul care a sugerat că miezul interior a fost solidificat, după ce s-a separat de miezul exterior lichid datorită răcirii treptate în interiorul Pământului (aproximativ 100 de grade Celsius pe miliard de ani). [14] Înainte de formarea miezului interior, întregul miez a fost lichefiat și se crede că vârsta miezului interior este cuprinsă între 2 și 4 miliarde de ani. Deoarece este mai tânăr decât vârsta Pământului (care este de aproximativ 4,5 miliarde de ani), nucleul interior nu poate fi o trăsătură primordială moștenită în timpul formării sistemului solar.

Dinamica

Se știe puțin despre procesul de dezvoltare a miezului interior al Pământului. Deoarece se răcește încet, mulți se așteaptă ca nucleul interior să fie omogen din punct de vedere chimic. De asemenea, s-a sugerat că nucleul interior al Pământului ar putea fi format dintr-un singur cristal de fier, deși acest lucru este în contrast cu gradul de tulburare observat în interiorul nucleului interior. [15] Seismologii au descoperit că nucleul interior nu este complet uniform și are unele structuri la scară largă traversate de unde seismice mai rapid în anumite direcții decât în ​​altele. [16] Suprafața miezului interior prezintă modificări rapide ale proprietăților cu privire la scări de ordinul a cel puțin un km. Acest lucru este oarecum nedumeritor, deoarece variațiile temperaturilor laterale de-a lungul marginii miezului interior sunt cunoscute a fi extrem de mici (această concluzie este confirmată de observațiile câmpului magnetic ). Descoperirile recente speculează că nucleul interior solid în sine este compus din straturi, separate printr-o zonă de tranziție de aproximativ 250-400 km grosime. [17] Dacă miezul interior crește din cauza căderii de sedimente mici solidificate pe suprafața sa, atunci chiar și unele fracții lichide pot rămâne prinse în spațiile porilor și unele dintre aceste fluide reziduale pot rămâne în cantități mici în interior.

Deoarece nucleul interior nu este conectat rigid la mantaua solidă a Pământului, a fost luată în considerare mult timp posibilitatea ca acesta să se învârtă ușor mai repede sau mai lent decât restul Pământului. În anii 1990 , seismologii au făcut diverse afirmații cu privire la detectarea acestui tip de super-rotație, observând de-a lungul câtorva decenii modificări ale caracteristicilor undelor seismice care trec prin miezul interior, folosind proprietatea menționată mai sus că undele sunt transmise mai mult repede în unele direcții. Estimările acestei super-rotații sunt în jurul gradului de rotație suplimentară pe an, deși alții au ajuns la concluzia că este în loc de o rotație mai lentă decât restul Pământului, de o cantitate similară. [18]

Mai mult, viteza de rotație diferită poate explica magnetismul terestru. De fapt, se crede că creșterea miezului interior poate juca un rol important în generarea câmpului magnetic al Pământului prin acțiunea dinamului în miezul lichid exterior. Acest lucru este legat de faptul că miezul interior nu poate dizolva aceeași cantitate de elemente ușoare ca miezul exterior și, prin urmare, solidificarea la limita miezului interior produce un lichid rezidual care conține mai multe elemente ușoare decât lichidul suprapus. Acest lucru îl face să plutească , ajutând la determinarea convecției miezului exterior. [ citație necesară ] Existența unui miez interior modifică, de asemenea, mișcările dinamice ale lichidului în miezul exterior în creștere și poate ajuta la stabilizarea câmpului magnetic, deoarece este de așteptat să fie mult mai rezistent la fluaj decât miezul exterior lichid (care se presupune că este turbulent). [ fără sursă ]

S-au formulat, de asemenea, presupuneri cu privire la faptul că miezul interior ar fi putut prezenta o varietate de modele de deformare internă (ovalizare). Acest lucru poate fi necesar pentru a explica de ce undele seismice trec mai repede în unele direcții decât în ​​altele. Deoarece numai convecția termică pare puțin probabilă, [19] orice mișcare de convecție a flotabilității trebuie determinată de variațiile compoziției sau abundenței lichidului din interior. S. Yoshida și colegii săi au propus un nou mecanism conform căruia deformarea miezului interior ar putea fi cauzată de o rată mai mare de solidificare la ecuator decât la latitudinile polare, [20] și S. Karato a propus că modificările câmpului magnetic pot deformează încet miezul interior în timp. [21]

Notă

  1. ^ ER Engdahl, EA Flynn și RP Massé, timpii de călătorie diferențiali PkiKP și raza nucleului , în Geophys. JR Astr. Soc. , Vol. 39, 1974, pp. 457–463.
  2. ^ Edmond A. Mathez, EARTH: INSIDE AND OUT , American Museum of Natural History, 2000 (arhivat din original la 30 aprilie 2008) .
  3. ^ William J. Cromie, Putting a New Spin on Earth's Core , Harvard Gazette, 15 august 1996. Accesat la 22 mai 2007 .
  4. ^ AM Dziewonski și F. Gilbert, Soliditatea nucleului interior al Pământului dedus din Observațiile modului normal ( abstract ), în Nature , vol. 234, 24 decembrie 1971, pp. 465–466, DOI : 10.1038 / 234465a0 .
  5. ^ Robert Roy Britt, În cele din urmă, o privire solidă asupra nucleului Pământului , livescience.com , 14 aprilie 2005. Accesat la 22 mai 2007 .
  6. ^ Lars Stixrude, Evgeny Waserman și Ronald Cohen, Compoziția și temperatura nucleului interior al Pământului , în Journal of Geophysical Research , vol. 102, B11, American Geophysical Union , noiembrie 1997, pp. 24729–24740, DOI : 10.1029 / 97JB02125 .
  7. ^ F. Birch, Density and composition of the mantle and core , in Journal of Geophysical Research B , vol. 69, 1964, pp. 4377–4388, DOI : 10.1029 / JZ069i020p04377 .
  8. ^ D. Alfè, M. Gillan și GD Price, Compoziția și temperatura nucleului Pământului constrânse prin combinarea calculelor ab initio și a datelor seismice ( PDF ), în Earth and Planetary Science Letters , vol. 195, 1-2, Elsevier , 30 ianuarie 2002, pp. 91–98, DOI : 10.1016 / S0012-821X (01) 00568-4 (arhivat din original la 28 noiembrie 2007) .
  9. ^ Manual CRC de chimie și fizică , 87th, David. R. Lide, 2006-2007, pp. 14-13. Adus la 22 mai 2009 (arhivat din original la 24 iulie 2017) .
  10. ^ Anneli Aitta, Curba de topire a fierului cu un punct tricritic , în Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment , vol. 2006, ediția a XII-a, Iop, 1 decembrie 2006, pp. 12015–12030, DOI : 10.1088 / 1742-5468 / 2006/12 / P12015 . sau consultați preprints https://arxiv.org/pdf/cond-mat/0701283 , https://arxiv.org/pdf/0807.0187 .
  11. ^ Acesta este motivul pentru care Pământul este fierbinte. Răspunsurile de la Gran Sasso , în Affaritaliani.it . Adus la 20 septembrie 2018 .
  12. ^ (EN) David Biello, Fisiunea nucleară confirmată ca sursă a mai mult de jumătate din căldura Pământului , în Scientific American Blog Network. Adus la 20 septembrie 2018 .
  13. ^ JA Jacobs, nucleul interior al Pământului , în Nature , vol. 172, 1953, pp. 297–298, DOI : 10.1038 / 172297a0 .
  14. ^(EN) van Hunen, J., van den Berg, AP, Tectonica plăcilor pe Pământul timpuriu: Limitări impuse de rezistența și flotabilitatea litosferei subductate, Lithos (2007), doi: 10.1016 / j.lithos.2007.09.016
  15. ^ Robert Sanders, nucleul interior al Pământului nu un cristal monolitic de fier, spune seismologul UC Berkeley . Berkeley.edu , 13 noiembrie 1996. Accesat la 22 mai 2007 .
  16. ^ Andrew Jephcoat și Keith Refson, Știința pământului: credințe fundamentale , în natură , vol. 413, 6 septembrie 2001, pp. 27-30, DOI : 10.1038 / 35092650 .
  17. ^ Kazuro Hirahara, Toshiki Ohtaki și Yasuhiro Yoshida, structură seismică lângă limita nucleului interior-nucleu exterior , în Geophys. Res. Lett. , Vol. 51, ediția a 16-a, American Geophysical Union , 1994, pp. 157-160, DOI : 10.1029 / 93GL03289 .
  18. ^(EN) Nucleul interior al Pământului --- Descoperiri și conjecturi
  19. ^ T. Yukutake, Implauzibilitatea convecției termice în nucleul interior solid al Pământului. , în Phys. Planeta Pământului. Int. , Vol. 108, 1998, pp. 1-13, DOI : 10.1016 / S0031-9201 (98) 00097-1 .
  20. ^ SI Yoshida, I. Sumita și M. Kumazawa, Modelul de creștere al miezului interior cuplat cu dinamica miezului exterior și anizotropia elastică rezultată , în Journal of Geophysical Research B , vol. 101, 1996, pp. 28085-28103, DOI : 10.1029 / 96JB02700 .
  21. ^ SI Karato, anizotropie seismică a miezului interior al Pământului rezultat din fluxul indus de stresurile Maxwell , în Nature , vol. 402, 1999, pp. 871–873, DOI : 10.1038 / 47235 .

Elemente conexe

știința Pământului Portalul Științelor Pământului : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu Științele Pământului
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Nucleo_interno&oldid=121926532 ”