Kaj je v središču Zemlje?

Človek bi lahko prišel do vseh koncev našega planeta. Zagnal je zemljo, letel v zrak in se spustil na dno oceanov. Celo uspel je priti v vesolje in pristati na Luni. Toda nihče ni mogel priti do jedra našega planeta.

Skrivnosti planeta

Nismo mogli niti blizu. Središče našega planeta se nahaja na razdalji 6000 kilometrov od njegove površine, in tudi zunanji del jedra se nahaja 3000 kilometrov nižji od življenja. Najgloblji vdolbinec, ki ga je kdajkoli uspel človek, se nahaja na ozemlju Rusije, vendar se zmanjša na približno 12,3 km.

Vsi pomembni dogodki na planetu se prav tako bližajo površini. Lava, ki vulkani izbruhne, pride v tekoče stanje na globini več sto kilometrov. Tudi diamanti, ki potrebujejo toploto in tlak, se oblikujejo na globini 500 kilometrov.

Vse, kar je spodaj, je skrito v skrivnosti. In zdi se nerazumljivo. A vseeno presenetljivo vemo o zemeljskem jedru. Znanstveniki imajo celo idejo o tem, kako se je njegovo nastajanje zgodilo pred milijardami let. In vse to brez enega fizičnega vzorca. Ampak kako je bilo razkrito?

Zemljina masa

Dobra pot je razmišljati o masi, ki jo ima Zemlja. Ocenimo lahko maso našega planeta z opazovanjem vpliva gravitacije na predmete, ki so na površini. Izkazalo se je, da je masa Zemlje 5,9 sextillion ton. Ta številka je 59, sledijo ji 20 nij. In ni nobenih znakov, da na površini obstaja kaj veliko.

Gostota materialov na površini Zemlje je v povprečju precej nižja od gostote planeta. To pomeni, da ima nekaj v njej veliko večjo gostoto.

Poleg tega naj bi bila večina mase Zemlje nameščena proti svojemu središču. Zato je naslednji korak, da ugotovimo, katere težke kovine tvorijo njegovo jedro.

Zemeljska sestava jedra

Znanstveniki nakazujejo, da je zemeljsko jedro skoraj gotovo sestavljeno iz železa. Menijo, da njegovo število dosega 80%, čeprav je natančna številka še vedno tema za razpravo.

Glavni dokaz tega je ogromna količina železa v vesolju. To je eden od desetih najpogostejših elementov v naši galaksiji, ki ga pogosto najdemo v meteoritih. Glede na to število je na površini zemeljskega železa veliko manj pogosto, kot bi pričakovali. Zato obstajajo teorije, da ko je nastala Zemlja pred 4,5 milijardi leti, je večina železa vsebovalo jedro.

Zato jedro predstavlja večino mase našega planeta, večina železa pa je tudi v njej. Železa je razmeroma gosta v naravnih pogojih in pod močnim pritiskom v središču Zemlje ima še večjo gostoto. Zato vsa ta masa, ki ne doseže površine, pade na železno jedro. Toda vprašanje se postavlja. Kako se je zgodilo, da je bil večji del železa koncentriran v jedru?

Skrivnosti tvorjenja Zemljinega jedra

Železo je moralo nekako dobesedno gravitira proti središču Zemlje. In ne takoj, lahko razumete, kako se je to zgodilo.

Večina preostale mase Zemlje je sestavljena iz kamnin, imenovanih silikati, in staljeno železo poskuša skozi njih. Tako kot voda lahko tvori kapljice na mastni površini, se železo zbira v majhne rezervoarje, iz katerih se ne more več razširiti ali se porabiti.

Leta 2013 so znanstveniki na Univerzi Stanford v Kaliforniji (ZDA) našli možno rešitev. Zanima jih, kaj se zgodi, ko sta tako železo kot silikati podvrženi močnemu pritisku, kot je bilo nekoč v središču Zemlje. Znanstveniki so uspeli prisiliti, da staljeno železo preide skozi silikat, kar ustvarja pritisk s pomočjo diamantov. Dejansko visok tlak spremeni interakcijo železa in silikatov. Pri višjih tlakih se tvori staljena mreža. Tako se lahko domneva, da se je skozi milijarde let, železa postopoma potisnila skozi skale, dokler ni dosegla jedra.

Dimenzije jedra

Morda ste tudi presenečeni nad tem, kako znanstveniki poznajo velikost jedra. Zaradi tega mislijo, da se nahaja na globini 3000 kilometrov od površine. Odgovor je v seizmologiji.

V primeru potresa, udarni valovi se razhajajo po vsem planetu. Seizmologi beležijo ta nihanja. To je enako, če na eni strani planeta udarimo z velikanskim kladivom, po drugi strani pa smo poslušali ustvarjen hrup.

Med potresom v Čilu, ki se je zgodil leta 1960, je bilo pridobljenih veliko podatkov. Vse seizmološke postaje na Zemlji so lahko zaznale tresenje zaradi tega potresa. Odvisno od smeri, ki jo te vibracije potrebujejo, prehajajo skozi različne dele Zemlje in to vpliva na to, kako "zvok" drugje na planetu.

Na samem začetku zgodovine seizmologije je postalo jasno, da se nekaj nihanj izgubi. Pričakovali so, da se bodo tako imenovani S-valovi pojavili na drugi strani planeta, vendar se to nikoli ni zgodilo. Razlog za to je bil preprost. S-valove se lahko odražajo samo s trdnim materialom in tega ne bi mogli storiti s tekočino. Tako so morali priti skozi nekaj taljenega v središču Zemlje. Raziskovanje poti S-valov je bilo ugotovljeno, da se trdna kamnina pretvori v tekočino na razdalji 3000 kilometrov spodaj. To nam je omogočilo domnevati, da ima zemeljsko jedro tekočinsko strukturo. Ampak seizmologi so čakali na novo presenečenje.

Zemeljska jedro

V tridesetih letih se je danski seizmolog Inge Lehmann spoznal, da lahko drugi valovi, imenovani P-valovi, prehajajo skozi Zemljino jedro in jih odkrijejo na drugi strani planeta. Tako so znanstveniki prišli do zaključka, da je jedro razdeljeno na dve plasti. Notranje jedro, ki se začne na globini približno 5000 kilometrov od površine, je dejansko trdno. Toda zunanji je v tekočem stanju. Ta ideja je bila potrjena leta 1970, ko so bolj občutljivi seizmografi odkrili, da lahko P-valovi dejansko prehajajo skozi jedro in v nekaterih primerih odstopajo od njega pod kotom. Seveda so jih lahko še slišali na drugi strani planeta.