Наша планета – это вовсе не сплошной кусок камня, который бесцельно вращается на некотором удалении от своей родной звезды. Строение Земли, друзья мои, это на самом деле весьма сложно. Но при этом весьма занимательно! И самое интересное в нём то, что внутри Земли находится… ядро! Нет, это не артефакт, закатившийся туда случайно через кротовую нору во время наполеоновских войн. Нет. Это ядро имеет немного большие размеры. Его диаметр составляет не менее 3500 километров! Примерно такие размеры имеет наша Луна! Температура земного ядра – почти 6000 градусов по Цельсию! То есть примерно такая же, как температура поверхности Солнца. Состоит оно в основном из железа и никеля.
Сложные недра Земли
Ядро Земли состоит из двух компонентов – твёрдого внутреннего ядра и расположенного над ним жидкого внешнего ядра. Откуда науке это известно – это целая отдельная история. И мы обязательно отдельно об этом поговорим в другой раз. Оставлю сегодня здесь лишь некоторые намёки. Это будут такие ключевые слова: экскаватор, очень длинный трос и смелый прыгун. (Шутка).
На самом деле наука ещё многого не знает о недрах нашей планеты. Нерешённых вопросов ещё полным-полно. Например, почему ядро такое горячее? Почему оно жарче, чем должно быть?
Дело тут вот в чём. Когда планеты, и в том числе наша Земля, образовались 4,5 миллиарда лет назад, это произошло в результате очень многих столкновений. Маленькие кусочки материи сталкивались друг с другом, создавая в итоге крупные планеты. При этих столкновениях выделялось много тепла. Поэтому все новорождённые планеты были очень горячими. И чтобы такое большое тело, как планета, остыло, требуется довольно большой интервал времени. Большая часть тепла в ядре Земли – это и есть то тепло, которое осталось в нём с момента его образования.
Вроде бы всё хорошо. Но. Согласно проведённым расчётам о том, что происходит внутри Земли, ядро нашей планеты уже не должно быть таким горячим, каким оно является на самом деле. У учёных, конечно, нет термометра, чтобы опустить его на верёвочке в ядро. И предполагаемые температуры являются результатом расчётов. И не более того. Однако используя данные, полученные в ходе землетрясений, учёные знают, что внешнее ядро должно быть жидким. Если бы это было не так, то сейсмические колебания, вызванные землетрясениями, распространялись бы совсем иначе, чем это происходит на самом деле.
К тому же если бы жидкого ядра не существовало, у Земли не было бы магнитного поля. Именно потоки жидкого железа и никеля создают электрические и магнитные поля, которые в конечном итоге создают глобальное магнитное поле нашей планеты.
Очевидно, что для того, чтобы внешнее ядро было жидким, оно не должно быть слишком холодным. Вот здесь и возникает противоречие между наблюдаемыми эффектами и расчётами. Ведь последние показывают, что внутри нашей планеты должно быть слишком холодно для существования жидкого ядра!
Почему так?
В чём же причина того, что всё не так? Вероятнее всего дело в том, что внутри Земли должен присутствовать ещё один источник тепла. И учёные почти уверены, что этот источник радиоактивен.
Дело в том, что радиоактивные элементы, когда распадаются, то есть превращаются в другие химические элементы, при этом выделяют энергию. Именно эта энергия и может быть источником дополнительного тепла в недрах Земли. Возможно, в ядре Земли присутствует достаточно большое количество радиоактивных элементов. Именно этот обстоятельство позволяет внешнему ядру оставалось жидким и генерировать глобальное магнитное поле.
Но так ли это на самом деле? Ведь мы не можем заглянуть в ядро… Однако есть достаточно признаков, что радиоактивные элементы в недрах Земли действительно есть. Например – уран.
Как и другие химические элементы, уран, в принципе, можно найти повсюду во Вселенной. Часть атомов, составлявших первоначальное гигантское облако газа и пыли, сформировавшее Солнце и планеты 4,5 миллиарда лет назад, была атомами урана. Поэтому неудивительно, что уран обнаруживается и на Земле. Добыча урана ведётся по всему миру.
Но нас интересует уран, который находится в земном ядре. Все теории говорят, что его там не должно быть столько много, чтобы можно было объяснить избыток тепла. И это тоже загадка.
Все было не так!
Но, возможно, просто формирование Земли происходило совсем не так, как считает наука! И это предположение нормально. Ведь за последние десятилетия гипотезы на этот счёт очень часто менялись. В 20 веке, например, считалось, что планеты постепенно превращались в большие небесные тела в результате множества столкновений с небольшими объектами. И что каждая планета сформировалась там, где она находится сегодня.
Однако впоследствии выяснилось, что планеты могут «блуждать». Сегодня учёные просто уверены, что большие планеты, сформировались вовсе не там, где они находятся сегодня. Гравитационное взаимодействие с пылью и газом, существовавшее между планетами в первые дни Солнечной системы, вполне могло изменить их орбиты.
И, возможно, с нашей Землёй тоже всё не так просто, как кажется. И она формировалась не так постепенно, как предполагалось ранее.
Материал, из которого образовались планеты, изначально был распределён неравномерно. Его состав различался в зависимости от расстояния до Солнца. Ближе к Солнцу было теплее, чем вдали от него. И поэтому летучих веществ, таких как вода и кислород, там было меньше, чем дальше от Солнца.
Но особенно нам интересен кислород, потому что он жутко любит реагировать с другими атомами. И именно большое количество кислорода при формировании Земли могло обеспечить протекание определённых химических реакций, облегчающих соединение урана с железом и формирование с их участием металлического ядра планеты.
Мне нужен твой кислород!
Но Земля образовалась слишком близко к Солнцу. Для описанного выше ей процесса ей явно не хватило бы кислорода. По крайней мере так показывают компьютерные симуляции. И поэтому, чтобы в очередной раз как-то выкрутится перед налогоплательщиками (шутка), учёные предположили, что возможно, формирование нашей планеты происходило в два этапа.
Вначале Земля, как и считалось ранее, медленно росла, собираясь из маленьких кусочков всякого разного материала – палок, веток и продуктов жизнедеятельности межзвёздных животных😁 (шутка).
Тем временем во внешней части Солнечной системы более мелкие куски материи тоже не сидели без дела. Они превращались в крупные объекты в результате столкновений.
Однако эти небесные тела имели иной химический состав, чем Протоземля, возникавшая постепенно вблизи Солнца. Когда газовые гиганты Юпитер и Сатурн начали двигаться через Солнечную систему из-за взаимодействия с газом и пылью, вызванные этим процессом гравитационные возмущения заставили более крупные объекты из внешней Солнечной системы проследовать внутрь и столкнуться там с Землей. Так Земля могла получить свой кислород.
Недра Земли. Дело не в уране?
Но, возможно, имел место совсем другой процесс. Некоторые исследователи придерживаются мнения, что дело вовсе не в уране. И что это радиоактивный калий, на самом деле, является источником тепла земного ядра. Эта гипотеза существует с 1970-х годов. Но только с 2003 года, благодаря некоторым экспериментам, появились возможность понять, как это может работать.
Учёным удалось смоделировать условия внутри Земли в лаборатории и показать, что радиоактивный калий действительно может переходить из кремнистого материала земной коры и мантии в металлический материал земного ядра.
Но как бы там ни было, мы должны быть счастливы, что всё произошло именно так, как произошло. Ведь без магнитного поля нашей планеты жизнь на ней не была бы такой комфортной, какой она является сегодня. Возможно, жизнь, какой мы её знаем, вообще бы не появилась.
Магнитное поле – это наш щит от агрессивного космического излучения. Он защищает атмосферу Земли от солнечного ветра, который иначе уже давно мог бы унести её в космос, как это произошло с бедолагой Марсом.
И, вероятнее всего, только благодаря радиоактивности недр Земли наша планета пригодна для жизни, которая этим обстоятельством успешно пользуется.
Откуда бы она, жизнь, ни попала в этот мир…