لماذا لا يبرد باطن الأرض ويبقى ساخنا إلى درجة حرارة تقارب 6000 درجة مئوية لمدة 4.5 مليار سنة؟ السؤال معقد للغاية، علاوة على ذلك، لا يستطيع العلم تقديم إجابة دقيقة وواضحة بنسبة 100٪. ومع ذلك، هناك أسباب موضوعية لذلك.
السرية المفرطة
يرتبط الغموض المفرط، إذا جاز التعبير، لجوهر الأرض بعاملين. أولاً، لا أحد يعرف على وجه اليقين كيف ومتى وتحت أي ظروف تم تشكيلها - حدث هذا أثناء تكوين الأرض الأولية أو بالفعل في المراحل الأولى من وجود الكوكب المتشكل - كل هذا لغز كبير. ثانيًا، من المستحيل تمامًا الحصول على عينات من باطن الأرض - فلا أحد يعرف على وجه اليقين مما تتكون منه. علاوة على ذلك، يتم جمع كافة البيانات التي نعرفها عن النواة باستخدام طرق ونماذج غير مباشرة.
لماذا يظل قلب الأرض ساخنا؟
لمحاولة فهم سبب عدم تبريد باطن الأرض لفترة طويلة، عليك أولاً أن تفهم سبب ارتفاع حرارتها في البداية. إن الجزء الداخلي لكوكبنا، مثله مثل أي كوكب آخر، غير متجانس؛ فهو يتكون من طبقات محددة بشكل واضح نسبيًا ذات كثافات مختلفة. لكن لم يكن هذا هو الحال دائمًا: تهبط العناصر الثقيلة ببطء إلى الأسفل، لتشكل اللب الداخلي والخارجي، بينما تُجبر العناصر الخفيفة على الصعود إلى الأعلى، لتشكل الوشاح وقشرة الأرض. تتم هذه العملية ببطء شديد ويصاحبها إطلاق الحرارة. ومع ذلك، لم يكن هذا هو السبب الرئيسي للتدفئة. تضغط كتلة الأرض بأكملها بقوة هائلة على مركزها، مما ينتج عنه ضغط هائل يبلغ حوالي 360 جيجا باسكال (3.7 مليون ضغط جوي)، ونتيجة لذلك يتحلل العناصر المشعة طويلة العمر الموجودة في قلب الحديد والسيليكون والنيكل بدأت تحدث، والتي كانت مصحوبة بانبعاثات هائلة من الحرارة.
مصدر إضافي للتدفئة هو الطاقة الحركية المتولدة نتيجة الاحتكاك بين الطبقات المختلفة (كل طبقة تدور بشكل مستقل عن الأخرى): النواة الداخلية مع الخارجية والخارجية مع الوشاح.
الجزء الداخلي من الكوكب (لا يتم احترام النسب). يعمل الاحتكاك بين الطبقات الداخلية الثلاث كمصدر إضافي للتدفئة.
وبناء على ما سبق يمكن أن نستنتج أن الأرض وأحشائها على وجه الخصوص هي آلة مكتفية ذاتيا تقوم بتسخين نفسها. لكن هذا بطبيعة الحال لا يمكن أن يستمر إلى الأبد: فاحتياطيات العناصر المشعة داخل القلب تختفي ببطء ولن يكون هناك أي شيء للحفاظ على درجة الحرارة.
الجو بارد!
في الواقع، بدأت عملية التبريد منذ وقت طويل جدًا، لكنها تسير ببطء شديد - جزء من الدرجة لكل قرن. وفقًا للتقديرات التقريبية، سيمر ما لا يقل عن مليار سنة قبل أن يبرد اللب تمامًا وتتوقف التفاعلات الكيميائية والتفاعلات الأخرى فيه.
اجابة قصيرة:الأرض، وخاصة لب الأرض، هي آلة مكتفية ذاتيا تقوم بتسخين نفسها. تضغط كتلة الكوكب بأكملها على مركزها، مما ينتج عنه ضغط هائل وبالتالي يؤدي إلى عملية تحلل العناصر المشعة، ونتيجة لذلك يتم إطلاق الحرارة.
لقد تم التعبير عن أفكار لا حصر لها حول بنية قلب الأرض. قال ديمتري إيفانوفيتش سوكولوف، الجيولوجي والأكاديمي الروسي، إن المواد الموجودة داخل الأرض تتوزع مثل الخبث والمعادن في فرن الصهر.
تم تأكيد هذه المقارنة المجازية أكثر من مرة. ودرس العلماء بعناية النيازك الحديدية القادمة من الفضاء، معتبرين أنها شظايا من قلب كوكب متفكك. وهذا يعني أن قلب الأرض يجب أن يتكون أيضًا من حديد ثقيل في حالة منصهرة.
في عام 1922، طرح عالم الكيمياء الجيولوجية النرويجي فيكتور موريتز جولدشميت فكرة التقسيم الطبقي العام لمادة الأرض في وقت كان فيه الكوكب بأكمله في حالة سائلة. لقد اشتق هذا عن طريق القياس مع العملية المعدنية التي تمت دراستها في مصانع الصلب. وقال: "في مرحلة ذوبان السائل، تم تقسيم مادة الأرض إلى ثلاثة سوائل غير قابلة للامتزاج - السيليكات والكبريتيد والمعدن. ومع مزيد من التبريد، شكلت هذه السوائل الأصداف الرئيسية للأرض - القشرة والوشاح واللب الحديدي!
ومع ذلك، وبالقرب من عصرنا، أصبحت فكرة الأصل "الساخن" لكوكبنا أقل شأنا بشكل متزايد من الخليقة "الباردة". وفي عام 1939، اقترح لودوتشنيكوف صورة مختلفة لتشكيل باطن الأرض. بحلول هذا الوقت، كانت فكرة التحولات الطورية للمادة معروفة بالفعل. اقترح Lodochnikov أن التغيرات الطورية في المادة تتكثف مع زيادة العمق، ونتيجة لذلك تنقسم المادة إلى قذائف. في هذه الحالة، ليس من الضروري أن يكون اللب بالضرورة من الحديد. وقد تتكون من صخور السيليكات شديدة التماسك والتي تكون في حالة "معدنية". تم التقاط هذه الفكرة وتطويرها في عام 1948 من قبل العالم الفنلندي ف. رامزي. اتضح أنه على الرغم من أن نواة الأرض لها حالة فيزيائية مختلفة عن الوشاح، إلا أنه لا يوجد سبب لاعتبارها مكونة من الحديد. بعد كل شيء، يمكن أن يكون الأوليفين المتماسك ثقيلًا مثل المعدن...
هكذا ظهرت فرضيتان متنافيتان حول تكوين النواة. تم تطوير أحدهما على أساس أفكار E. Wichert حول سبيكة الحديد والنيكل مع إضافات صغيرة من العناصر الخفيفة كمواد لنواة الأرض. والثاني - اقترحه ف.ن. Lodochnikov وطوره V. Ramsey، والذي ينص على أن تكوين اللب لا يختلف عن تكوين الوشاح، ولكن المادة الموجودة فيه في حالة معدنية كثيفة بشكل خاص.
ولتحديد الاتجاه الذي ينبغي أن تميل به الموازين، أجرى علماء من العديد من البلدان تجارب في المختبرات وأحصوا وأحصوا، وقارنوا نتائج حساباتهم بما أظهرته الدراسات الزلزالية والتجارب المعملية.
وفي الستينيات توصل الخبراء أخيرًا إلى نتيجة مفادها أن فرضية تعدين السيليكات عند الضغوط ودرجات الحرارة السائدة في القلب غير مؤكدة! علاوة على ذلك، أثبتت الدراسات التي تم إجراؤها بشكل مقنع أن مركز كوكبنا يجب أن يحتوي على ثمانين بالمائة على الأقل من إجمالي احتياطي الحديد... إذن، بعد كل شيء، نواة الأرض من الحديد؟ الحديد، ولكن ليس تماما. إن المعدن النقي أو السبائك المعدنية النقية المضغوطة في مركز الكوكب ستكون ثقيلة جدًا بالنسبة للأرض. لذلك، يجب افتراض أن مادة اللب الخارجي تتكون من مركبات الحديد مع عناصر أخف - الأكسجين أو الألومنيوم أو السيليكون أو الكبريت، وهي الأكثر شيوعا في القشرة الأرضية. ولكن أي منها على وجه التحديد؟ هذا غير معروف.
وهكذا أجرى العالم الروسي أوليغ جورجيفيتش سوروختين دراسة جديدة. دعونا نحاول متابعة مسار تفكيره بشكل مبسط. استنادا إلى أحدث إنجازات العلوم الجيولوجية، يخلص العالم السوفيتي إلى أنه في الفترة الأولى من التكوين، كانت الأرض على الأرجح متجانسة إلى حد ما. تم توزيع جميع محتوياته بالتساوي تقريبًا في جميع أنحاء المجلد بأكمله.
ومع ذلك، مع مرور الوقت، بدأت العناصر الأثقل، مثل الحديد، في الغرق، إذا جاز التعبير، "تغرق" في الوشاح، وتتعمق أكثر فأكثر نحو مركز الكوكب. إذا كان الأمر كذلك، فعند مقارنة الصخور الصغيرة والقديمة، يمكن للمرء أن يتوقع أنه في الصخور الصغيرة سيكون هناك محتوى أقل من العناصر الثقيلة، مثل الحديد، المنتشر في مادة الأرض.
وأكدت دراسة الحمم البركانية القديمة هذا الافتراض. ومع ذلك، لا يمكن أن يكون قلب الأرض حديديًا بحتًا. إنه خفيف جدًا لذلك.
ما هو رفيق الحديد في طريقه إلى المركز؟ لقد جرب العالم العديد من العناصر. لكن بعضها لم يذوب جيدًا في الذوبان، بينما تبين أن البعض الآخر غير متوافق. ثم خطرت ببال سوروختين فكرة: ألم يكن العنصر الأكثر شيوعًا، الأكسجين، رفيقًا للحديد؟
صحيح أن الحسابات أظهرت أن مركب الحديد والأكسجين - أكسيد الحديد - يبدو خفيفًا جدًا بالنسبة للنواة. ولكن في ظل ظروف الضغط والتسخين في الأعماق، يجب أن يخضع أكسيد الحديد أيضًا لتغيرات الطور. في ظل الظروف الموجودة بالقرب من مركز الأرض، تستطيع ذرتان حديد فقط الاحتفاظ بذرة أكسجين واحدة. وهذا يعني أن كثافة الأكسيد الناتج سوف تصبح أكبر...
ومرة أخرى الحسابات والحسابات. ولكن يا لها من ارتياح عندما أظهرت النتيجة أن كثافة وكتلة نواة الأرض، المتكونة من أكسيد الحديد الذي خضع لتغيرات طورية، تعطي بالضبط القيمة التي يتطلبها النموذج الحديث للنواة!
ها هو - نموذج حديث وربما الأكثر قبولًا لكوكبنا في تاريخ بحثه بأكمله. "يتكون اللب الخارجي للأرض من أكسيد الحديد أحادي التكافؤ Fe2O، ويتكون اللب الداخلي من الحديد المعدني أو سبيكة من الحديد والنيكل"، كما كتب أوليغ جورجيفيتش سوروختين في كتابه. "يمكن اعتبار الطبقة الانتقالية F بين النوى الداخلية والخارجية مكونة من كبريتيد الحديد - الترويليت FeS."
يشارك العديد من الجيولوجيين والجيوفيزيائيين البارزين وعلماء المحيطات وعلماء الزلازل - وهم ممثلون لجميع فروع العلوم التي تدرس الكوكب - في إنشاء الفرضية الحديثة حول إطلاق اللب من المادة الأساسية للأرض. ستستمر عمليات التطور التكتوني للأرض، وفقًا للعلماء، في الأعماق لفترة طويلة جدًا، على الأقل أمام كوكبنا ملياري سنة أخرى. فقط بعد هذه الفترة الزمنية التي لا تُقاس ستبرد الأرض وتتحول إلى جسم كوني ميت. ولكن ماذا سيحدث بحلول هذا الوقت؟..
كم عمر الإنسانية؟ مليون، اثنان، حسنًا، اثنان ونصف. وخلال هذه الفترة، لم يقم الناس فقط من كل أربع، وترويض النار وفهموا كيفية استخراج الطاقة من الذرة، وأرسلوا أشخاصا إلى الفضاء، وآلات إلى كواكب أخرى في النظام الشمسي وأتقنوا الفضاء القريب للاحتياجات التقنية.
إن استكشاف الأحشاء العميقة لكوكبنا ومن ثم استخدامها هو برنامج يطرق بالفعل باب التقدم العلمي.
تشكلت الأرض، إلى جانب الأجسام الأخرى في النظام الشمسي، من غاز بارد وسحابة غبار من خلال تراكم الجزيئات المكونة لها. بعد ظهور الكوكب، بدأت مرحلة جديدة تماما من تطوره، والتي تسمى عادة ما قبل الجيولوجية.
يرجع اسم هذه الفترة إلى حقيقة أن أقدم دليل على العمليات الماضية - الصخور النارية أو البركانية - لا يزيد عمره عن 4 مليارات سنة. يمكن للعلماء فقط دراستها اليوم.
لا تزال المرحلة ما قبل الجيولوجية لتطور الأرض محفوفة بالعديد من الألغاز. ويغطي فترة 0.9 مليار سنة ويتميز بانتشار البراكين على نطاق واسع على الكوكب مع إطلاق الغازات وبخار الماء. في هذا الوقت بدأت عملية تقسيم الأرض إلى أصدافها الرئيسية - اللب والوشاح والقشرة والغلاف الجوي. ومن المفترض أن هذه العملية نتجت عن القصف النيزكي المكثف لكوكبنا وذوبان أجزائه الفردية.
كان أحد الأحداث الرئيسية في تاريخ الأرض هو تكوين قلبها الداخلي. ربما حدث هذا خلال مرحلة ما قبل الجيولوجيا من تطور الكوكب، عندما تم تقسيم كل المادة إلى مجالين جغرافيين رئيسيين - اللب والوشاح.
ولسوء الحظ، لا توجد حتى الآن نظرية موثوقة حول تكوين نواة الأرض، والتي يمكن تأكيدها بالمعلومات والأدلة العلمية الجادة. كيف تشكلت نواة الأرض؟ يقدم العلماء فرضيتين رئيسيتين للإجابة على هذا السؤال.
وبحسب النسخة الأولى فإن الأمر بعد ظهور الأرض مباشرة كان متجانسا.
وتتكون بالكامل من الجسيمات الدقيقة التي يمكن ملاحظتها اليوم في النيازك. ولكن بعد فترة زمنية معينة، تم تقسيم هذه الكتلة الأولية المتجانسة إلى نواة ثقيلة، تدفق إليها كل الحديد، وعباءة سيليكات أخف. بمعنى آخر، استقرت قطرات من الحديد المنصهر والمركبات الكيميائية الثقيلة المصاحبة له في مركز كوكبنا وشكلت نواة هناك، والتي ظلت منصهرة إلى حد كبير حتى يومنا هذا. عندما اندفعت العناصر الثقيلة إلى مركز الأرض، طفت الخبث الخفيف، على العكس من ذلك، إلى الطبقات الخارجية للكوكب. اليوم، تشكل هذه العناصر الخفيفة الوشاح العلوي والقشرة.
لماذا حدث هذا التمايز في المادة؟ من المعتقد أنه مباشرة بعد الانتهاء من عملية تكوينها، بدأت الأرض في الاحماء بشكل مكثف، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى الطاقة المنبعثة أثناء تراكم الجاذبية للجسيمات، وكذلك بسبب طاقة التحلل الإشعاعي للمواد الكيميائية الفردية عناصر.
تم تسهيل التسخين الإضافي للكوكب وتكوين سبيكة الحديد والنيكل، والتي، بسبب جاذبيتها النوعية الكبيرة، غرقت تدريجيًا إلى مركز الأرض، من خلال القصف النيزكي المزعوم.
إلا أن هذه الفرضية تواجه بعض الصعوبات. على سبيل المثال، ليس من الواضح تمامًا كيف تمكنت سبيكة الحديد والنيكل، حتى في الحالة السائلة، من النزول أكثر من ألف كيلومتر والوصول إلى منطقة قلب الكوكب.
ووفقا للفرضية الثانية، فإن نواة الأرض تكونت من النيازك الحديدية التي اصطدمت بسطح الكوكب، وبعد ذلك نمت بقشرة سيليكاتية من النيازك الحجرية وشكلت الوشاح.
هناك خلل خطير في هذه الفرضية. في هذه الحالة، يجب أن توجد النيازك الحديدية والحجرية بشكل منفصل في الفضاء الخارجي. تظهر الأبحاث الحديثة أن النيازك الحديدية لا يمكن أن تنشأ إلا في أعماق كوكب تفكك تحت ضغط كبير، أي بعد تكوين نظامنا الشمسي وجميع الكواكب.
تبدو النسخة الأولى أكثر منطقية، لأنها توفر حدودًا ديناميكية بين قلب الأرض والوشاح. وهذا يعني أن عملية تقسيم المادة بينهما يمكن أن تستمر على الكوكب لفترة طويلة جدا، وبالتالي يكون لها تأثير كبير على مزيد من التطور للأرض.
وهكذا، إذا أخذنا الفرضية الأولى الخاصة بتكوين نواة الكوكب كأساس، فإن عملية تمايز المادة استمرت حوالي 1.6 مليار سنة. بسبب تمايز الجاذبية والانحلال الإشعاعي، تم ضمان فصل المادة.
تغوص العناصر الثقيلة فقط إلى عمق تكون المادة تحته شديدة اللزوجة بحيث لا يتمكن الحديد من الغطس. ونتيجة لهذه العملية، تم تشكيل طبقة حلقية كثيفة وثقيلة للغاية من الحديد المنصهر وأكسيده. لقد كان يقع فوق المادة الأخف وزنا في النواة البدائية لكوكبنا. بعد ذلك، تم ضغط مادة سيليكات خفيفة من مركز الأرض. علاوة على ذلك، فقد تم إزاحته عند خط الاستواء، وهو ما قد يكون بمثابة بداية عدم تناسق الكوكب. 
من المفترض أنه خلال تكوين النواة الحديدية للأرض، حدث انخفاض كبير في حجم الكوكب، ونتيجة لذلك انخفض سطحه الآن. وشكلت العناصر الخفيفة ومركباتها التي "طفت" على السطح قشرة أولية رقيقة، تتكون، مثل كل الكواكب الأرضية، من البازلت البركاني، تعلوها طبقة سميكة من الرواسب.
ومع ذلك، ليس من الممكن العثور على أدلة جيولوجية حية للعمليات الماضية المرتبطة بتكوين قلب الأرض ووشاحها. كما ذكرنا سابقًا، يبلغ عمر أقدم الصخور على كوكب الأرض حوالي 4 مليارات سنة. على الأرجح، في بداية تطور الكوكب، وتحت تأثير درجات الحرارة والضغوط المرتفعة، تحولت البازلت الأولي وذابت وتحولت إلى صخور الجرانيت والنيس المعروفة لدينا.
ما هو جوهر كوكبنا، والذي ربما يكون قد تشكل في المراحل الأولى من تطور الأرض؟ يتكون من قذائف خارجية وداخلية. وفقًا للافتراضات العلمية، يوجد على عمق 2900-5100 كيلومتر نواة خارجية، وهي قريبة من السائل في خصائصها الفيزيائية.
اللب الخارجي عبارة عن تيار من الحديد المنصهر والنيكل الذي يوصل الكهرباء بشكل جيد. وبهذا اللب يربط العلماء أصل المجال المغناطيسي للأرض. أما الفجوة المتبقية البالغة 1270 كيلومترًا إلى مركز الأرض فيشغلها اللب الداخلي الذي يتكون من 80% حديد و20% ثاني أكسيد السيليكون.
النواة الداخلية صلبة وساخنة. إذا كان الجزء الخارجي متصلا مباشرة بالوشاح، فإن النواة الداخلية للأرض موجودة من تلقاء نفسها. وصلابته، على الرغم من ارتفاع درجات الحرارة، يضمنها الضغط الهائل في مركز الكوكب، والذي يمكن أن يصل إلى 3 ملايين ضغط جوي. 
وتتحول العديد من العناصر الكيميائية إلى حالة معدنية نتيجة لذلك. ولذلك، فقد اقترح أن النواة الداخلية للأرض تتكون من الهيدروجين المعدني.
النواة الداخلية الكثيفة لها تأثير خطير على حياة كوكبنا. يتركز فيها مجال الجاذبية الكوكبية، مما يمنع قذائف الغاز الخفيفة وطبقات الغلاف المائي والغلاف الأرضي للأرض من التشتت.
من المحتمل أن هذا المجال كان مميزًا للنواة منذ لحظة تشكل الكوكب، بغض النظر عن تركيبه الكيميائي وبنيته في ذلك الوقت. ساهم في انقباض الجزيئات المتكونة باتجاه المركز.
ومع ذلك، فإن أصل النواة ودراسة البنية الداخلية للأرض هي المشكلة الأكثر إلحاحا بالنسبة للعلماء الذين يشاركون بشكل وثيق في دراسة التاريخ الجيولوجي لكوكبنا. وما زال الطريق طويلا قبل التوصل إلى حل نهائي لهذه القضية. ولتجنب التناقضات المختلفة، قبل العلم الحديث الفرضية القائلة بأن عملية تكوين النواة بدأت تحدث بالتزامن مع تكوين الأرض.
عمق الحدوث - 2900 كم. متوسط نصف قطر الكرة هو 3500 كم. وهي مقسمة إلى نواة داخلية صلبة يبلغ نصف قطرها حوالي 1300 كم، ونواة خارجية سائلة يبلغ سمكها حوالي 2200 كم، ويتم التمييز بينهما أحيانًا في منطقة انتقالية. من المفترض أن تصل درجة الحرارة على سطح اللب الصلب للأرض إلى 6230±500 (5960±500 درجة مئوية)، وفي مركز اللب يمكن أن تصل الكثافة إلى حوالي 12.5 طن/م3، والضغط يصل إلى 3.7 مليون ضغط جوي (375 جيجا باسكال). . الكتلة الأساسية - 1.932⋅10 24 كجم.
لا يُعرف سوى القليل جدًا عن اللب، حيث تم الحصول على جميع المعلومات بطرق جيوفيزيائية أو جيوكيميائية غير مباشرة. عينات من المواد الأساسية ليست متاحة بعد.
تاريخ الدراسة
تم إثبات وجودها في عام 1897 من قبل عالم الزلازل الألماني إي. ويشرت، وتم تحديد عمق حدوثها (2900 كم) في عام 1910 من قبل الجيوفيزيائي الأمريكي ب. جوتنبرج. بالإضافة إلى ذلك، اقترح V.N. Lodochnikov وU. Ramsay أن الوشاح السفلي واللب لهما نفس التركيب الكيميائي - عند حدود الوشاح الأساسي عند 1.36 مليبار، تتحول سيليكات الوشاح إلى طور معدني سائل (قلب السيليكات المعدني). تكوين النواةلا يوجد سوى بيانات غير مباشرة عن تكوين النواة، والتي تم الحصول عليها بطرق مختلفة. على ما يبدو، من بين المواد المتاحة، فإن التركيب الأقرب إلى نواة الأرض هو النيازك الحديدية، وهي شظايا من نوى الكويكبات والكواكب الأولية. ومع ذلك، لا يمكن للنيازك الحديدية أن تعطي فكرة دقيقة عن مادة نواة الأرض، حيث أنها تشكلت في أجسام أصغر بكثير، وبالتالي تحت ظروف فيزيائية وكيميائية مختلفة. ومن ناحية أخرى، فإن الدراسات الزلزالية تعطي الحجم الدقيق للنواة، ومن البيانات الوزنية يتم معرفة كثافتها، وهذا يفرض قيودًا إضافية على تكوينها. وبما أن كثافة نواة الأرض أقل بحوالي 5-10% من كثافة سبائك الحديد والنيكل، فمن المفترض أن يحتوي نواة الأرض على عناصر خفيفة أكثر من النيازك الحديدية. ومن بين المرشحين المحتملين: الكبريت والأكسجين والسيليكون والكربون والفوسفور والهيدروجين. وأخيرًا، يمكن تقدير تكوين اللب بناءً على الاعتبارات الجيوكيميائية والكيميائية الكونية. إذا قمنا بطريقة أو بأخرى بحساب التكوين الأساسي للأرض وحساب نسبة العناصر الموجودة في المجالات الجغرافية الأخرى، فيمكننا بناء تقديرات لتكوين النواة. توفر تجارب درجات الحرارة العالية والضغط العالي على توزيع العناصر بين مرحلتي الحديد المنصهر والسيليكات مساعدة كبيرة في مثل هذه الحسابات.
في أبريل 2015، اقترح علماء من جامعة أكسفورد نظرية مفادها أن محتوى اليورانيوم في باطن الأرض أعلى بعدة أجزاء في المليار مما كان يعتقد سابقًا. أدى مثل هذا البيان إلى نشر تقارير رفيعة المستوى في وسائل الإعلام حول الاكتشاف المزعوم لنواة اليورانيوم بالقرب من الأرض. المجال المغناطيسي للأرضأنظر أيضاملحوظات
|
لقد تم التعبير عن أفكار لا حصر لها حول بنية قلب الأرض. قال ديمتري إيفانوفيتش سوكولوف، الجيولوجي والأكاديمي الروسي، إن المواد الموجودة داخل الأرض تتوزع مثل الخبث والمعادن في فرن الصهر.
تم تأكيد هذه المقارنة المجازية أكثر من مرة. ودرس العلماء بعناية النيازك الحديدية القادمة من الفضاء، معتبرين أنها شظايا من قلب كوكب متفكك.
وهذا يعني أن قلب الأرض يجب أن يتكون أيضًا من حديد ثقيل في حالة منصهرة.
في عام 1922، طرح عالم الكيمياء الجيولوجية النرويجي فيكتور موريتز جولدشميت فكرة التقسيم الطبقي العام لمادة الأرض في وقت كان فيه الكوكب بأكمله في حالة سائلة. لقد اشتق هذا عن طريق القياس مع العملية المعدنية التي تمت دراستها في مصانع الصلب. وقال: "في مرحلة ذوبان السائل، تم تقسيم مادة الأرض إلى ثلاثة سوائل غير قابلة للامتزاج - السيليكات والكبريتيد والمعدن.
ومع مزيد من التبريد، شكلت هذه السوائل الأصداف الرئيسية للأرض - القشرة والوشاح واللب الحديدي!
ومع ذلك، وبالقرب من عصرنا، أصبحت فكرة الأصل "الساخن" لكوكبنا أقل شأنا بشكل متزايد من الخليقة "الباردة". وفي عام 1939، اقترح لودوتشنيكوف صورة مختلفة لتشكيل باطن الأرض. بحلول هذا الوقت، كانت فكرة التحولات الطورية للمادة معروفة بالفعل. اقترح Lodochnikov أن التغيرات الطورية في المادة تتكثف مع زيادة العمق، ونتيجة لذلك تنقسم المادة إلى قذائف. في هذه الحالة، ليس من الضروري أن يكون اللب بالضرورة من الحديد. وقد تتكون من صخور السيليكات شديدة التماسك والتي تكون في حالة "معدنية".
تم التقاط هذه الفكرة وتطويرها في عام 1948 من قبل العالم الفنلندي ف. رامزي. اتضح أنه على الرغم من أن نواة الأرض لها حالة فيزيائية مختلفة عن الوشاح، إلا أنه لا يوجد سبب لاعتبارها مكونة من الحديد. بعد كل شيء، يمكن أن يكون الأوليفين المتماسك ثقيلًا مثل المعدن...
هكذا ظهرت فرضيتان متنافيتان حول تكوين النواة.
تم تطوير إحداهما على أساس أفكار إي. فيشيرت حول سبيكة الحديد والنيكل مع إضافات صغيرة من العناصر الخفيفة كمواد لقلب الأرض.
والثاني - اقترحه V. N. Lodochnikov وطوره V. Ramsey ، والذي ينص على أن تكوين اللب لا يختلف عن تكوين الوشاح ، ولكن المادة الموجودة فيه في حالة معدنية كثيفة بشكل خاص.
ولتحديد الاتجاه الذي ينبغي أن تميل به الموازين، أجرى علماء من العديد من البلدان تجارب في المختبرات وأحصوا وأحصوا، وقارنوا نتائج حساباتهم بما أظهرته الدراسات الزلزالية والتجارب المعملية.
نموذج الارض . القرن العشرين
في الستينيات، توصل الخبراء أخيرًا إلى استنتاج مفاده أن فرضية تعدين السيليكات عند الضغوط ودرجات الحرارة السائدة في القلب غير مؤكدة! علاوة على ذلك، فقد أثبتت الأبحاث التي تم إجراؤها بشكل مقنع أن مركز كوكبنا يجب أن يحتوي على ثمانين بالمائة على الأقل من إجمالي احتياطي الحديد... إذن، في نهاية المطاف، قلب الأرض هو الحديد؟ الحديد، ولكن ليس تماما. إن المعدن النقي أو السبائك المعدنية النقية المضغوطة في مركز الكوكب ستكون ثقيلة جدًا بالنسبة للأرض. لذلك، يجب افتراض أن مادة اللب الخارجي تتكون من مركبات الحديد مع عناصر أخف - الأكسجين أو الألومنيوم أو السيليكون أو الكبريت، وهي الأكثر شيوعا في القشرة الأرضية.
ولكن أي منها على وجه التحديد؟ هذا غير معروف.
وهكذا أجرى العالم السوفيتي أوليغ جورجيفيتش سوروختين دراسة جديدة. دعونا نحاول أن نتبع بشكل مبسط مسار تفكيره الموضح في الكتاب المثير للاهتمام "التطور العالمي للأرض".
استنادا إلى أحدث إنجازات العلوم الجيولوجية، يخلص العالم السوفيتي إلى أنه في الفترة الأولى من التكوين، كانت الأرض على الأرجح متجانسة إلى حد ما. تم توزيع جميع موادها بالتساوي تقريبًا في جميع أنحاء المجلد بأكمله.
ومع ذلك، مع مرور الوقت، بدأت العناصر الأثقل، مثل الحديد، في الغرق، إذا جاز التعبير، "تغرق" في الوشاح، وتتعمق أكثر فأكثر نحو مركز الكوكب. إذا كان الأمر كذلك، فعند مقارنة الصخور الصغيرة والقديمة، يمكن للمرء أن يتوقع أنه في الصخور الصغيرة سيكون هناك محتوى أقل من العناصر الثقيلة، مثل الحديد، المنتشر في مادة الأرض.
وأكدت دراسة الحمم البركانية القديمة هذا الافتراض. ومع ذلك، لا يمكن أن يكون قلب الأرض حديديًا بحتًا. إنه خفيف جدًا لذلك.
ما هو رفيق الحديد في طريقه إلى المركز؟
لقد جرب العالم العديد من العناصر. لكن بعضها لم يذوب جيدًا في الذوبان، بينما تبين أن البعض الآخر غير متوافق.
ثم خطرت ببال سوروختين فكرة: ألم يكن العنصر الأكثر شيوعًا - الأكسجين - رفيقًا للحديد؟
صحيح أن الحسابات أظهرت أن مركب الحديد والأكسجين - أكسيد الحديد - يبدو خفيفًا جدًا بالنسبة للنواة. ولكن في ظل ظروف الضغط والتسخين في الأعماق، يجب أن يخضع أكسيد الحديد أيضًا لتغيرات الطور.
في ظل الظروف الموجودة بالقرب من مركز الأرض، تستطيع ذرتان حديد فقط الاحتفاظ بذرة أكسجين واحدة. وهذا يعني أن كثافة الأكسيد الناتج سوف تصبح أكبر...
ومرة أخرى الحسابات والحسابات.
ولكن يا لها من ارتياح عندما أظهرت النتيجة أن كثافة وكتلة نواة الأرض، المتكونة من أكسيد الحديد الذي خضع لتغيرات طورية، تعطي بالضبط القيمة التي يتطلبها النموذج الحديث للنواة!
ها هو - نموذج حديث وربما الأكثر قبولًا لكوكبنا في تاريخ بحثه بأكمله. "يتكون اللب الخارجي للأرض من أكسيد الحديد Fe 2 O، ويتكون اللب الداخلي من الحديد المعدني أو سبيكة من الحديد والنيكل"، يكتب أوليغ جورجيفيتش سوروختين في كتابه. "يمكن اعتبار الطبقة الانتقالية F بين النوى الداخلية والخارجية مكونة من كبريتيد الحديد - الترويليت FeS."
يشارك العديد من الجيولوجيين والجيوفيزيائيين البارزين وعلماء المحيطات وعلماء الزلازل - وهم ممثلون لجميع فروع العلوم التي تدرس الكوكب - في إنشاء الفرضية الحديثة حول إطلاق اللب من المادة الأساسية للأرض. ستستمر عمليات التطور التكتوني للأرض، وفقًا للعلماء، في الأعماق لفترة طويلة جدًا، على الأقل أمام كوكبنا ملياري سنة أخرى. فقط بعد هذه الفترة الزمنية التي لا تُقاس ستبرد الأرض وتتحول إلى جسم كوني ميت. ولكن ماذا سيحدث بحلول هذا الوقت؟..
كم عمر الإنسانية؟ مليون، اثنان، حسنًا، اثنان ونصف.
وخلال هذه الفترة، لم يقم الناس فقط من كل أربع، وترويض النار وفهموا كيفية استخراج الطاقة من الذرة، وأرسلوا مدافع رشاشة إلى كواكب أخرى في النظام الشمسي وأتقنوا الفضاء القريب للاحتياجات التقنية.
إن استكشاف ثم استخدام الأحشاء العميقة لكوكبنا هو برنامج يطرق بالفعل باب التقدم العلمي. وأنتم، تلاميذ المدارس اليوم، يجب أن تنفذوه.