W jaki sposób jądro Ziemi pozostawało tak gorące jak powierzchnia Słońca przez miliardy lat?

Wścibskie dzieci To seria dla dzieci w każdym wieku. Jeśli masz pytanie, na które chciałbyś, aby ekspert odpowiedział, wyślij je na adres: [email protected].

Nasza Ziemia jest zbudowana jak cebula – warstwa po warstwie.

Zaczynając od góry do dołu, jest kora, która obejmuje powierzchnię, po której chodzisz; potem w dole płaszcz, głównie twarda skała; następnie głębiej rdzeń zewnętrzny, wykonany z płynnego żelaza; Wreszcie wewnętrzny rdzeń, wykonany z litego żelaza, o promieniu 70% objętości Księżyca. Im głębiej nurkujesz, tym robi się goręcej – części jądra są tak gorące jak powierzchnia Słońca.

eliflamra/iStock za pośrednictwem Getty Images Plus src=”https://s.yimg.com/ny/api/res/1.2/MZiHV2T_3xyJ_W9t4lvW1w–/YXBwaWQ9aGlnaGxhbmRlcjt3PTcwNTtoPTQ3Ng–/https://media.zenfs.com/en/the_conversationclass_us_articles_815/d32e2e2e905c1c0=”e” img”/>

Podróż do wnętrza Ziemi

k Profesor nauk o Ziemi i PlanetarnychBadam wnętrza naszego świata. Tak jak lekarz może zastosować technikę tzw Sonografia Aby zrobić zdjęcia struktur wewnątrz ciała za pomocą ultradźwięków, naukowcy stosują technikę podobną do obrazowania wewnętrznych struktur Ziemi. Ale zamiast ultradźwięków używają go geolodzy fale sejsmiczne Fale dźwiękowe generowane przez trzęsienia ziemi.

Na powierzchni Ziemi widzisz brud, piasek, trawę i oczywiście chodniki. Wibracje sejsmiczne ujawniają, co jest poniżej: duże i małe skały. To wszystko jest częścią skorupy, która może sięgać nawet 20 mil (30 kilometrów); Unosi się nad warstwą zwaną płaszczem.

Górna część płaszcza zwykle porusza się wraz ze skorupą. Razem nazywają się litosferaktóry ma średnio około 60 mil (100 km) grubości, chociaż w niektórych miejscach może być znacznie grubszy.

Litosfera jest podzielona na kilka Duże bloki nazywane są płytkami. Na przykład płyta pacyficzna leży pod całym Oceanem Spokojnym, a płyta północnoamerykańska obejmuje większość Ameryki Północnej. Panele są jak kawałki puzzli, które z grubsza pasują do siebie i pokrywają powierzchnię Ziemi.

Panele nie są zamocowane. Zamiast tego poruszają się. Czasami jest to najmniejszy ułamek cala na przestrzeni lat. Innym razem ruch jest większy i jest bardziej nagły. Ten rodzaj ruchu jest przyczyną trzęsień ziemi i erupcji wulkanów.

Kontynuacja historii

Co więcej, ruch płyt jest kluczowym i być może niezbędnym czynnikiem napędzającym ewolucję życia na Ziemi, ponieważ poruszające się płyty zmieniają środowisko i Zmuszanie życia do przystosowania się do nowych warunków.

Ogrzewanie włączone

Ruch płyty wymaga ocieplanego płaszcza. Rzeczywiście, w miarę zagłębiania się w ziemię temperatura wzrasta.

Na dnie płyt, na głębokości około 60 mil (100 kilometrów), temperatura wynosi około 2400 stopni Fahrenheita (1300 stopni Celsjusza).

Zanim dotrzesz do granicy między płaszczem a zewnętrznym jądrem, która znajduje się 1800 mil (2900 kilometrów) niżej, temperatura wynosi prawie 5000 F (2700 C).

Następnie na granicy między rdzeniem zewnętrznym i wewnętrznym temperatura podwaja się, osiągając prawie 10 800 F (ponad 6000 C). To jest ta część Gorący jak powierzchnia słońca. W tej temperaturze prawie wszystko – minerały, diamenty, ludzie – odparowuje do stanu gazowego. Ale ponieważ rdzeń znajduje się w głębi planety pod wysokim ciśnieniem, żelazo, które je tworzy, pozostaje w stanie ciekłym lub stałym.

kolizja w kosmosie

Skąd bierze się całe to ciepło?

To nie od słońca. Chociaż ogrzewa nas oraz wszystkie rośliny i zwierzęta na powierzchni Ziemi, światło słoneczne nie może przeniknąć przez wiele mil do wnętrza planety.

Są raczej dwa źródła. Jednym z nich jest ciepło odziedziczone przez Ziemię podczas jej formowania się 4,5 miliarda lat temu. Ziemia zrobiona z mgławicy słonecznejgigantyczna chmura gazu, pośród niekończących się zderzeń i łączenia fragmentów skał i gruzu Nazywa się je planetozymalami. Proces ten trwał dziesiątki milionów lat.

Podczas tych zderzeń wytworzyła się ogromna ilość ciepła, wystarczająca do stopienia całej Ziemi. Chociaż część tego ciepła została utracona w kosmosie, to, co z niego zostało, zostało uwięzione w Ziemi, gdzie większość pozostaje do dziś.

Kolejne źródło ciepła: rozpad izotopów promieniotwórczych, które są wszechobecne na Ziemi.

Aby to zrozumieć, najpierw wyobraź sobie przedmiot Jako rodzina, której członkami są izotopy. Każdy atom danego pierwiastka ma taką samą liczbę protonów, ale jego różni kuzyni izotopowi mają różną liczbę neutronów.

Izotopy radioaktywne niestabilny. Uwalniają stały strumień energii, który zamienia się w ciepło. Potas-40, tor-232, uran-235 i uran-238 to cztery izotopy radioaktywne, które utrzymują ciepło w jądrze Ziemi.

Niektóre z tych nazw mogą brzmieć znajomo. Na przykład uran-235 jest używany jako cewka paliwo w elektrowniach jądrowych. Ziemi nie grozi wyczerpanie tych źródeł ciepła: chociaż większość Oryginalny uran-235 i potas-40 zniknęłyToru-232 i uranu-238 wystarczy na kolejne miliardy lat.

Wraz z gorącym rdzeniem i płaszczem te izotopy energii dostarczają ciepło do napędzania ruchu płyt.

Brak ciepła, brak ruchu płyt, brak życia

Nawet teraz poruszające się płyty nieustannie zmieniają powierzchnię Ziemi Nowe lądy i nowe oceany na przestrzeni milionów i miliardów lat. Płyty wpływają również na atmosferę w podobnie długich okresach czasu.

Ale bez wewnętrznego ciepła Ziemi płyty nie poruszałyby się. Ziemia może się ochłodzić. Nasz świat prawdopodobnie nie nadaje się do zamieszkania. Nie będzie cię tutaj.

Pomyśl o tym, kiedy następnym razem poczujesz grunt pod stopami.

Hej ciekawskie dzieciaki! Masz pytanie, na które chciałbyś, aby odpowiedział ekspert? Poproś osobę dorosłą o przesłanie pytania na adres [email protected]. Podaj nam swoje imię i nazwisko, wiek i miasto, w którym mieszkasz.

Ten artykuł został ponownie opublikowany z Rozmowa, niezależna witryna z wiadomościami non-profit, której celem jest dzielenie się pomysłami ekspertów akademickich. Rozmowa ma różne formy Świetne bezpłatne biuletyny.

scenariusz: Xichun HuangI Uniwersytet Tennessee.

Czytaj więcej:

Shichun Huang nie pracuje, nie konsultuje się, nie jest właścicielem ani nie otrzymuje finansowania od żadnej firmy lub organizacji i nie ujawniła żadnych istotnych powiązań po jej nominacji akademickiej.