Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизньНаука

Земля. Прятки под мантией

Геофизик сделал шокирующее открытие: ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается, и скоро Земля погибнет. Единственный способ перезапустить ядро и спасти планету заключается в том, чтобы отправиться в глубь Земли на уникальном термостойком корабле и взорвать там ядерный заряд…

Записала Наталия Лескова

Земля на самых ранних этапах своего развития была совсем не похожа на ту «голубую планету», на которой впоследствии зародилась жизнь. И тем более удивительно, что на месте океана раскалённой магмы спустя десятки и даже сотни миллионов лет смог появиться океан с водой.

Апокалиптичных сценариев такого рода у режиссёров фильмов-катастроф припасено на десятилетия вперёд. Но у нашей планеты тоже найдётся чем нас удивить. Например, до сих пор непонятно, как на Земле появились океаны. О том, как необычные свойства одного вещества помогли по-новому взглянуть на недра Земли, рассказывает доктор физико-математических наук Артём ОГАНОВ, профессор Сколтеха.

До сих пор человечеству удалось продвинуться в деле изучения глубоких недр собственной планеты совсем ненамного. Самая глубокая скважина — чуть более 12 километров. Это Кольская сверхглубокая, знаменитый и очень дорогой советский проект, его рекорд до сих пор не превзойдён. Но, учитывая, что радиус Земли почти 6400 км, эта дюжина километров, конечно, совсем мелочи. Перспектива добурить до центра Земли крайне призрачна.

О строении и составе нашей планеты мы знаем, вероятно, меньше, чем о составе и строении далёких звёзд, и на то есть причины. Судя по всему, поверхность звезды напрямую связана с её внутренними областями. Поэтому данные о размере и массе звезды, а также о температуре её поверхности могут подсказать, как эта звезда устроена и эволюционирует. А поверхность и внутренности Земли имеют совершенно разный состав, и о том, что находится в ядре Земли, по составу земной коры догадаться практически невозможно.

Если посмотреть в целом, то о глубинных областях Земли у нас есть совсем немного прямых данных. Например, рассказать о недрах могут кусочки пород, привнесённых с глубин магматическими процессами, — так называемые ксенолиты, вырванные восходящей магмой с относительно небольших глубин. Или включения в алмазах, которые образуются в мантии и во время своего роста тоже захватывают кусочки окружающей среды. Всё это даёт пусть ограниченный, но крайне ценный источник информации о глубоких слоях Земли.

Остальное — косвенные данные. Мы знаем размер Земли, её массу, а отсюда знаем среднюю плотность вещества планеты. Нам известен момент инерции Земли, который однозначно указывает на сильную концентрацию плотности в её ядре. Из этого следует, что Земля — не однородный бильярдный шар: в центре её находится что-то очень плотное. И это что-то состоит преимущественно из железа.

Из спектральных данных можно оценить распространённость элементов во Вселенной. Мы также знаем состав самых примитивных метеоритов — углистых хондритов. Это те древние кусочки вещества, из которых слепились, как снежки, будущие планеты земной группы, и потом уже в них начались процессы химической дифференциации, благодаря которым у планеты выделилось ядро. Если мысленно перемешать современную Землю в гигантском миксере, то мы получим вещество с составом того самого углистого хондрита — правда, за вычетом определённого количества летучих элементов, которые испарились в периоды сильного разогрева планеты.

Модель хранения воды в недрах Земли: (a) — на ранних стадиях формирования ядра, (b) — после образования ядра Земли. Рисунок из статьи: Li H.-F., Oganov A. R. et al. Ultrahigh-pressure magnesium hydrosilicates as reservoirs of water in early Earth // Phys. Rev. Lett. 128, 035703, January 2022.

Ещё один важный источник нашего знания о внутреннем устройстве Земли — это сейсмические данные. Сейсмические волны, порождённые землетрясениями или ядерными взрывами, проходят сквозь Землю и фиксируются многочисленными сейсмическими станциями на поверхности планеты. Анализируя время прохождения волн, можно определить, например, как меняется плотность породы с глубиной.

Оказалось, что Земля устроена, как луковица — у неё много оболочек, и сейсмологи до сих пор продолжают открывать новые. В 1906 году британский геолог Ричард Диксон Олдхэм выделил ядро Земли. Затем, в 1926 году геофизик Гарольд Джеффрис доказал, что ядро Земли жидкое, поскольку в нём распространяются звуковые волны только одного типа, продольные, а сдвиговые — нет. А в 1936 году сейсмолог из Дании Инге Леманн обнаружила, что внутри жидкого ядра есть твёрдое внутреннее ядро. Совсем недавно выяснилось, что и внутреннее ядро имеет сложную структуру, и она до сих пор не имеет надёжного объяснения.

Параллельно геофизики открыли и сложную структуру мантии Земли — она тоже состоит из нескольких оболочек. Эти оболочки отделяются друг от друга сейсмическими границами, на которых из-за скачкообразных изменений свойств мантии — плотности или скорости распространения волн — отражаются сейсмические волны.

Хоть и с большой погрешностью, но известна электропроводность вещества мантии и его вязкость в зависимости от глубины.

С высокой точностью известно распределение плотности земного вещества и распределение давления с глубиной. При этом мы не знаем точного распределения температур в глубинах Земли и в самых важных чертах понимаем, какое там находится вещество. Исходя из распространённости различных элементов во Вселенной и в углистых хондритах, а также зная их свойства, учёные пришли к выводу, что мантия — это силикатная порода, а ядро Земли представляет собой богатый железом сплав.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма

Как Асгар Фархади попал в скандал с плагиатом?

Forbes
Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород? Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород?

Может ли что-то настоящее проходить сквозь стены?

Наука и жизнь
По горам Таджикистана: 3 маршрута для походов разного уровня сложности По горам Таджикистана: 3 маршрута для походов разного уровня сложности

Маршруты открывают уникальные природные красоты Таджикистана

Вокруг света
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Почему мужчины не умеют расставаться? Почему мужчины не умеют расставаться?

Что заставляет мужчин внезапно и без объяснений бросать своих избранниц?

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

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
Черная дырка от бублика Черная дырка от бублика

«Все везде и сразу»: налоговый вычет в условиях мультивселенной

Weekend
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
5 рекомендаций от зоопсихолога о том, как пережить трудные времена с собакой 5 рекомендаций от зоопсихолога о том, как пережить трудные времена с собакой

Как события вокруг влияют на нервную систему домашнего питомца, чем можно помочь

Psychologies
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

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

Популярная механика
Как съедать 500 граммов овощей в день? Как съедать 500 граммов овощей в день?

Кажется, что выполнить «норму» по овощам в 500–600 г в день невозможно

Здоровье
Сокровища Урарту Сокровища Урарту

Четыре сокровища древнего Урарту

Вокруг света
Как «отпустить» человека и жить с опорой на себя Как «отпустить» человека и жить с опорой на себя

Почему людям трудно расставаться и как сделать этот процесс менее болезненным

СНОБ
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
На море штиль, и в сердце камень. В прокат выходит «Закат» скандального режиссера из Мексики Мишеля Франко На море штиль, и в сердце камень. В прокат выходит «Закат» скандального режиссера из Мексики Мишеля Франко

«Закат» Мишеля Франко — кино об экзистенциальной усталости

СНОБ
Выживут только инфорги Выживут только инфорги

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

Популярная механика
В каких странах получить ВНЖ дешевле и проще всего В каких странах получить ВНЖ дешевле и проще всего

Где в новых условиях можно получить ВНЖ и по какой программе можно переехать?

Forbes
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Отрывок из романа Карме Риера «В запредельной синеве» Отрывок из романа Карме Риера «В запредельной синеве»

Отрывок из романа Карме Риера, выходящего в издательстве «Книжники»

СНОБ
Ленин Бессмертный Ленин Бессмертный

Ленин жил! Ленин — жив! Ленин будет жить!

Дилетант
Жилище всем на зависть: 3 главных архитектора в мире насекомых Жилище всем на зависть: 3 главных архитектора в мире насекомых

Сложные гнезда создают не только муравьи

Вокруг света
Шерстяной покров Шерстяной покров

Астхильдур Магнусдоттир рассказала, почему она выбрала жить в мире с природой

Вокруг света
5 фантастических достижений медицины, в которые трудно поверить 5 фантастических достижений медицины, в которые трудно поверить

Перед вами подборка невероятных прорывов в области медицины последних лет

Популярная механика
Мечта шахтера Мечта шахтера

Эрни Форд не знал, что шахтерская песенка «Шестнадцать тонн» прославит его

Вокруг света
Время во Вселенной может не существовать вовсе: рассказываем, почему этого не стоит бояться Время во Вселенной может не существовать вовсе: рассказываем, почему этого не стоит бояться

Существует ли время?

Популярная механика
Из Дубая – на Марс Из Дубая – на Марс

Оригинальная российская технология конструкторов пробивает себе дорогу

Популярная механика
«Тайные агенты Ватикана»: почему мир невзлюбил иезуитов «Тайные агенты Ватикана»: почему мир невзлюбил иезуитов

Кто такие иезуиты и как заработали дурную репутацию?

Вокруг света
Коляска-противогаз, зимний сочинский солярий и другие редкие исторические фотографии, которых вы еще не видели Коляска-противогаз, зимний сочинский солярий и другие редкие исторические фотографии, которых вы еще не видели

Сегодня же эти снимки можно рассматривать часами, не переставая удивляться

Популярная механика
Экзистенциальное отчаяние: к чему приводит отсутствие целей в жизни Экзистенциальное отчаяние: к чему приводит отсутствие целей в жизни

Что происходит с нашей психикой, если мы ни к чему не стремимся?

Psychologies
Открыть в приложении