Падарожжа ў цэнтр Зямлі, у месца, якое знаходзіцца далей ад Сусвету

Іміджавыя крэдыты: Універсітэт Тохоку

"Тэмпература паверхні Сонца каля 5778 кельвін"

Забудзьцеся пра здагадкі Краю Сусвету. Вы ніколі не задумваліся над тым, што ляжыць у цэнтры планеты, вы правялі ўсё жыццё? Калі вы такі, як Скот Кэлі, які думае: "Ну, я тэхнічна не праводзіў тут увесь свой час", то тут хуткае пытанне: што складаней? Выходзіць у космас альбо дасягае цэнтра Зямлі? Колькі мы на самай справе ведаем пра месца, якое мы называем домам, адзінай вядомай абсерваторыяй нашага Сусвету?

Плакат фільма: Падарожжа ў цэнтр Зямлі

Вера і міфы пра цэнтр Зямлі былі спрадвеку тэмай для абмеркавання ў фантастыцы, навуцы і за яе межамі. Вернемся да 1692 г. нашай эры. Прайшло ўсяго 10 гадоў пасля таго, як загадкавая неўстаноўленая камета мільгала па начным небе. Астраном Эдмонд Халей яшчэ не вызначыў заканамернасці, звязаныя з гэтай каметай. Да гэтага ён прапанаваў "Зямля полая!" На самай справе было шмат гадоў, якія верылі ў полы зямлю, падобна да плоскіх земляў. Такая канцэпцыя вывучалася ў навуковай фантастыцы, як раман 1864 года, напісаны Жулем Вернам, пра назву якога вы напэўна чулі. (Вы не націснулі на гэта з-за гэтага?) Дзіўна, але нават ёсць сайт, прысвечаны гэтай заяве, https://www.ourhollowearth.com/

Сёння мы дакладна ведаем, што Зямля не полая. Унутры ёсць месца, куды яшчэ ніхто не дабраўся. Давайце зробім глыбокую капанне, каб даведацца, што гэта такое.

Тэхнічна мы не збіраемся рабіць тое, што зрабіў Ілон Маск, але давайце паглыбімся ў інфармацыю, якую мы маем да гэтага часу. Дазвольце мне даць вам "цікавую кампанію", калі вы чытаеце, што гэта завалілася ў заторы ці чакаеце чаго-небудзь ці каго-небудзь.

У глыбіню

Размяшчэнне Challenger Deep

Пачнем падарожжа ў самым глыбокім месцы на паверхні Зямлі, Мар'янскім траншэі ў Ціхім акіяне. Дзіўна, што нават у гэтай траншэі чалавецтва дасягнула самай глыбокай кропкі, званай "Глыбокае выклік", якое знаходзіцца на глыбіні каля 10900 метраў ніжэй паверхні. Націск прыблізна ў 1100 разоў вышэй, чым на ўзроўні мора, у цёмным месцы, куды нават сонечнае святло не можа дабрацца, навукоўцы надзіва вызначылі жыццё на самым дне акіяна.

Але мне давядзецца перафразаваць свой ранейшы сказ. "Глыбокі Чэленджэр" - не самая глыбокая кропка на Зямлі, як можна было паверыць.

Гэта прыводзіць нас да свідравіны, прабуранай людзьмі ў Расіі, якая ідзе яшчэ глыбей. Ніколі пра яго не чулі? Гэта пройдзе па назве "Kola Super Deep Borehole". Людзі літаральна выкапалі яго за 19 гадоў аж да глыбіні 12262 метра, што стала самай глыбокай кропкай на Зямлі на сённяшні дзень. Яны не маглі пракапацца далей проста таму, што ўмовы былі занадта жорсткімі, а тэмпература ўнізе дасягала 180 градусаў Цэльсія! Гэта супер горача. Упэўнена адно, чым глыбей мы павышаем тэмпературу.

Так, на малюнку злева вы бачыце невялікі герметычны круг. Ці верыце вы мне, калі б я сказаў, што ён адкрываецца ў Зямлі на 12+ кіламетраў? Тое, што вы глядзіце, гэта на самай справе Kola Super Deep Borehole, які быў запячатаны ў жніўні 2012 года. Калі вы разважаеце над тым, наколькі глыбока гэта, гэта толькі каля 0,192% адлегласці да цэнтра! Гэта максімум таго, хто скарыў Месяц, мог дасягнуць тут, на Зямлі. Усё ніжэй за гэты ўзровень тлумачыцца толькі рознымі тэорыямі і гіпотэзамі, заснаванымі на даступных нам навуковых дадзеных.

Дасягненне падземнага акіяна

Калі б мы працягвалі капаць, мы б тэхнічна апынуліся ў велізарным падземным акіяне, у якім вады ў 3 разы больш, чым уся вада ўсіх акіянаў на паверхні, разам узятая! Паверце, гэта не ўзята ні ў адным навукова-фантастычным рамане.

Адкуль мы гэта ведаем? Перш чым я раскрыю адказ, пытанне. Як вы думаеце, адкуль узялася ўся вада на нашай планеце?

Даследаванні, праведзеныя Паўночна-Заходнім універсітэтам і Мексіканскім універсітэтам, паказваюць важкія доказы падземнай крыніцы вады глыбінёй да 660 км. Гэтая цудоўная інфармацыйная графіка Кэт Леветт ілюструе тое ж самае.

Існаванне Ringwoodite - ключ да гэтай галаваломцы. Гэты матэрыял утвараецца толькі пад высокім ціскам і ў жорсткіх умовах глыбока пад ім, і здагадвайцеся, што ў ім ёсць вада, як гідраксільныя іёны!

Мы знаходзімся на 660 км ніжэй за ўзровень мора і ўсё яшчэ маем 5711 км для паездкі. Яшчэ ў школе мы даведаліся б, што на Зямлі ёсць кара, мантыя і ядро; але гэта яшчэ не ўсё, што ёсць. Калі вы яшчэ гэтага не ўсвядомілі, мы ўжо ў глыбіні мантыі перасягнулі перарывістасць Mohorovičić. (Скарочана як Moho (па меншай меры, цяпер я магу напісаць слова), гэта азначае пераход ад кары да мантыі і існуе на глыбіні каля 7–35 км)

Мантыя: месца, якое складае 84% аб'ёму Зямлі

Мантыя падзелена на 4 розныя пласты;

  1. Верхняя мантыя, якая ўключае ў сябе Літасферу і Астэносферу
  2. Пераходная зона (межы 660 км, дзе, як чакаецца, будуць існаваць падземныя запасы вады)
  3. Ніжняя мантыя (да 2891 км у глыбіню)
  4. Таямнічая мяжа ядра-мантыі

У канцы ніжняй мантыі мы сустракаем нешта зусім неспакойнае. Перш чым ісці наперад, варта сказаць некалькі рэчаў:

Вы, магчыма, чулі пра ксеноморфа раней, але вы калі-небудзь сустракаліся з ксеналітам? Кажучы простай мовай, гэта іншы тып року ў іншай пародзе. Гэтыя адмысловыя пароды даюць нам разуменне структуры мантыі. Часцей за ўсё гэтыя даступныя ксеналіты ў камянях паходзяць з глыбіні Зямлі і вынеслі яе на паверхню. Аналізуючы іх склад, мы можам зразумець умовы, якія існуюць глыбока ўнізе.

Некаторы сейсмічны аналіз

У ніжняй частцы ніжняй мантыі мы дасягаем мяжы асноўнай мантыі (на 2981 км). Асаблівасць гэтага заключаецца ў тым, што ён дзейнічае як мяжа паміж цвёрдай мантыяй і вадкім знешнім асяродкам. Паўтараю, знешняе ядро ​​вадкае!

Пагрузіўшыся ў вадкі металічны вонкавы асяродак, прыблізна ў 2100 км, мы дасягаем пункту, званай разрывам Гутэнберга. Самы час уключыць рэжым Навукоўца! Каб зразумець значэнне гэтага, мы павінны спачатку ведаць пра сейсмічныя хвалі, каб хвалі цела былі спецыфічнымі.

Сейсмічныя хвалі - гэта проста "энергетычныя хвалі" і могуць быць класіфікаваны ў паверхневыя (тыя, якія падарожнічаюць па паверхні Зямлі) і ў хвалы цела (тыя, якія праходзяць па паверхні Зямлі).

Хвалі цела далей класіфікуюцца на Першасныя хвалі (або Р-хвалі) і Другасныя хвалі (або S-хвалі). Сейсмометр - гэта спецыяльны адчувальны прыбор, які можа выяўляць і запісваць гэтыя сейсмічныя хвалі. З дапамогай гэтых інструментаў можна прааналізаваць некалькі рэчаў. Хвалі ўзнікаюць з-за вібрацый, рыўкоў ці якіх-небудзь парушэнняў у паверхні Зямлі. Цяпер мы ведаем, што P-хвалі маюць падоўжны характар, гэта значыць, распаўсюджванне хвалі ідзе ў тым жа кірунку, што і зрушэнне (або вібрацыя) асяроддзя, праз якое яна праходзіць. S-хвалі маюць папярочны характар, гэта значыць, распаўсюджванне хвалі перпендыкулярна кірунку зрушэння асяроддзя. Папярочныя хвалі могуць, такім чынам, распаўсюджвацца толькі праз цвёрдую сераду, здольную супрацьстаяць перпендыкулярным зрушэнням.

Падоўжныя хваліПапярочныя хвалі (прадугледжана выявай: acs.psu.edu)

Такім чынам, выснова да ўсяго гэтага аналізу? Папярочныя хвалі (ён жа S-хвалі) не могуць падарожнічаць праз вадкасці. Але пачакайце, я толькі што згадаў, што наша знешняя сутнасць вадкасці? Навукоўцы адразу ўзяліся за гэты аргумент і, проста прааналізаваўшы сейсмічныя хвалі, высветлілі значнасць разрыву Гутэнберга. Ён па сутнасці азначае мяжу, у якой S-хвалі цалкам знікаюць (паколькі яны не могуць выйсці за яе межы), што паказвае на расплаўленую вадкасць прыроду вонкавага ядра, а таксама паказвае нам, што P-хвалі памяншаюцца ў хуткасці. Менавіта так мы змаглі адлюстраваць структуру ўнутранай часткі Зямлі на такіх вялікіх глыбінях.

Дасягненне канчатковай мяжы: Унутранае ядро

Прабраўшыся далей у знешнюю стрыжань, мы дасягаем месца, якое называецца разрывам Bullen, дзе мы зноў сустракаемся з выдатным адрозненнем, цвёрдым унутраным стрыжнем. Так! у самым цэнтры Зямлі ляжыць цвёрдае металічнае ўнутранае ядро ​​дыяметрам каля 1220 км. На гэтай глыбіні ціск настолькі велізарны, што жалеза і нікель, прысутныя ў ядры, нягледзячы на ​​высокую тэмпературу могуць існаваць у цвёрдым стане. Наколькі высокая тэмпература ў гэты момант дарэчы?

Гэта - пачакайце - каласальных 5700 кельвін! Першы радок гэтага артыкула, які вы, магчыма, палічылі выпадковым, зараз пачынае мець пэўны сэнс (пракруціць уверх і праверце, калі вы яго прапусцілі!). Глыбока пад нагамі ляжыць гарачы люты металічны шарык, які супернічае сонцу! Як гэта жахліва! Гэтыя назіранні таксама дапамагаюць нам зразумець працэс фарміравання планет.

Але пачакайце, наша падарожжа яшчэ не скончылася. Цяпер мы маем добрае ўяўленне пра ўсё, што існуе да цэнтра зямлі, але нешта не так. Ніякая дыскусія пра ядро ​​не завершана, не згадваючы пра магнітнае поле Зямлі. Перш чым зрабіць гэта, вось некалькі пытанняў, каб задумацца.

Пытанне пра тое, што можа здацца вельмі банальным назіраннем, часам можа прывесці да рэвалюцыйных адкрыццяў.

Ці задумваліся вы, чаму Зямля круціцца вакол сваёй восі? Чаму планеты круцяцца? Больш цікавым будзе пытанне, чаму ўсе планеты круцяцца з захаду на ўсход адносна сваёй восі, а Венера і Уран круцяцца з усходу на захад?

Кажучы пра паварот, я казаў пра тое, што і наша ўнутранае ядро, на самай справе, круціцца ў кірунку з усходу на захад, што таксама з хуткасцю хутчэй, чым кручэнне Зямлі? Таксама знешняе вадкае ядро ​​круціцца ў зваротным кірунку (з захаду на ўсход). Проста знайдзіце хвілінку, каб уявіць сабе гэтыя ратацыі і наколькі складанай з'яўляецца ўся сістэма. Гэтыя кручэнні адносяць да магнітнага поля Зямлі.

Адкуль бярэцца гэтае магнітнае поле? Наша лепшая тэорыя - гэта ядро, але тут памылковае меркаванне. Экстрэмальны нагрэў матэрыялу можа аказаць на яго цікавыя наступствы. Час уводзіць нешта, званае кропкай Кюры, што па сутнасці з'яўляецца максімальнай тэмпературай, да якой пэўны матэрыял можа захаваць свае пастаянныя магнітныя ўласцівасці. Над пунктам Кюры матэрыял страціў бы ўвесь свой магнетызм. Кропка жалеза Кюры складае каля 1043 Кельвіна. Хіба тэмпература ў ядры не нашмат вышэйшая за гэтую?

Ясна, што цвёрдае ўнутранае жалезнае ядро ​​не з'яўляецца прычынай магнітнага поля. Паходжанне магнітнага поля тлумачыцца пры дапамозе больш складанай тэорыі дынама. У літаральным сэнсе адбываецца канвекцыя, якая ідзе за законам Ампера ў дзеянні ў знешнім вадкім ядры. Калі вы забыліся на фізіку сярэдняй школы, вось кароткае падсумаванне: ток цыклу можа генераваць магнітнае поле, а якое змяняецца магнітнае поле можа ўзамен генераваць электрычны ток. Гэтыя палі аказваюць сілу Лорэнца на зараджаныя часціцы. Дазвольце мне скончыць гэты тэхнічны дрыжак і перайсці да справы.

Кампутарная мадэляванне магнітнага поля Зямлі (паглядзіце, наколькі гэта складана)

Калі вы думаеце, што ў нас усё атрымалася, вы памыляецеся. Я толькі падрапаў па паверхні вяршыні айсберга. Мы літаральна нічога не ведаем, а робім выгляд, як быццам робім! Зараз я проста бамбую вас нейкімі інтрыгуючымі пытаннямі. Ці ведаеце вы, што наша магнітнае поле змяняе кірунак раз у некалькі сотняў тысяч гадоў? На Марсе нават няма магнітнага поля (наколькі мы ведаем). Як наконт гэтага? Вы ведаеце пра фазу Т-Таўры Сонца, якая магла б моцна паўплываць на стварэнне магнітнага поля Зямлі? Тут занадта шмат для абмеркавання, і калі я працягну гэты артыкул, літаральна ён стане падручнікам!

Некалькімі абзацамі раней, калі я згадваў, што наша падарожжа яшчэ не скончыўся, я на самай справе меў на ўвазе нешта іншае, нешта больш мудрагелістае.

Давайце ўвядзем ўнутранае ўнутранае ядро:

Параўнальна нядаўнія даследаванні паказваюць, што ўнутранае ядро ​​мае яшчэ адзін пласт, які называецца ўнутраным унутраным ядром! Падобна, навукоўцам надакучыла нарэшце назваць усе гэтыя пласты.

ХАРАКТАРЫСТЫЧНАЕ ПАДЗЕМЛЕННЕ: Жалеза ў самай глыбокай частцы ўнутранага ядра Зямлі (чырвонае) арыентавана пад зусім іншым вуглом (сінія лініі) у параўнанні з астатнім унутранага ядра (аранжавы). Новыя даследаванні дазваляюць выказаць здагадку, што самае ўнутранае ўнутранае ядро ​​на самай справе ўтварылася на мільярды гадоў раней, чым лічылася раней, адразу пасля ўтварэння планеты. (ФОТА КУРЭЦЫЯ: ЛАЧЫНА, ПАДАБАВАННЯ)

Дзіўным фактам у гэтым рэгіёне з'яўляецца тое, што крышталі жалеза тут знаходзяцца на восі ўсход-захад, у адрозненне ад іншых частак, дзе яны арыентаваны па восі поўнач-поўдзень, і мы проста не ведаем, чаму.

Магчыма, можна канчаткова зрабіць выснову, што мы практычна дасягнулі сапраўднага цэнтра Зямлі.

У адным мы можам быць упэўнены, што ў самым цэнтры знаходзіцца самая старажытная кропка нашай планеты - месца, якое сімвалізуе сэрца жывой планеты. Можа, мы ніколі не дасягнем гэтага. Гэта можа быць нават лепш, калі мы не паспрабуем. Даследаваць што-небудзь, не маючы выразнага ўяўлення аб наступствах, ёсць рызыка. Але ці спынімся мы ў пагоні, пакуль не позна?

Можа быць. Можа, і не.

Вось некалькі спасылак для далейшага пошуку.

  1. Тэорыя дынама: Вытокі магнітнага поля планеты
  2. Чаму Венера і Уран круцяцца ў няправільным кірунку?
  3. Дзе знаходзіцца магнітнае поле Марса?
  4. Што такое зорка Т-Таўры?
  5. Цікавы артыкул аб геамагнітным развароце

Дробязь за загалоўкам артыкула: Для тых, хто гэтага яшчэ не зразумеў, назва ўзнікла з камбінацыі вядомага рамана Жуля Верна ("Падарожжа ў цэнтр Зямлі") і менш вядомых японскіх серый назва "Месца далей за Сусвет", якое вынікае з гісторыі групы маладых людзей, якія адпраўляюцца ў экспедыцыю ў Антарктыду. Можна задацца пытаннем, наколькі назва можа ўводзіць у зман, але з майго пункту гледжання, гэта ў цэлым азначае той факт, што, магчыма, мы будзем даследаваць зоркі і за яе межамі калі-небудзь, але па іроніі лёсу мы ніколі не можам дасягнуць цэнтра Зямлі. Гэта сапраўды як месца далей, чым сама Сусвет. Калі мы сапраўды дасягнем гэтага, гэта, верагодна, канец чалавецтва.