Ce conține nucleul Pământului?

(Dan Tri Newspaper) - Nucleul solid al Pământului nu este compus doar din fier, ci conține și carbon, oxigen și siliciu. Această descoperire deschide calea către rezolvarea misterelor vechi de secole despre modul în care nucleul își formează și își menține câmpul magnetic care protejează viața.

Nucleul Pământului nu poate fi alcătuit doar din fier; se pare că acesta conține și carbon. Noi cercetări au descoperit că acesta conține și oxigen și siliciu (foto: Getty Images).

Nucleul bogat în fier din centrul Pământului joacă un rol crucial în evoluția planetei. Nu numai că alimentează câmpul magnetic - un scut care protejează atmosfera și oceanele de radiațiile solare - dar și conduce tectonica plăcilor, remodelând constant continentele.

În ciuda importanței sale, multe proprietăți fundamentale ale nucleului rămân un mister: cât de fierbinte este de fapt, din ce este alcătuit și când începe să înghețe? O descoperire recentă i-a adus pe oamenii de știință mai aproape de a răspunde la toate cele trei întrebări.

Se estimează că nucleul interior are o temperatură de aproximativ 5.000 Kelvin (4.727°C). Inițial în stare lichidă, nucleul se răcește treptat în timp, cristalizându-se într-o componentă solidă și extinzându-se spre exterior. Această eliberare de căldură creează fluxuri între plăcile tectonice.

Răcirea este, de asemenea, sursa câmpului magnetic al Pământului. O mare parte din energia magnetică actuală este susținută de înghețarea miezului exterior lichid, care alimentează miezul solid din centrul său.

Totuși, deoarece accesul direct este imposibil, oamenii de știință sunt nevoiți să se bazeze pe estimări pentru a înțelege mecanismele de răcire și proprietățile miezului. Pentru a clarifica acest lucru, cel mai important factor este determinarea punctului său de topire.

Datorită seismologiei – știința care studiază undele cutremurelor – știm exact unde se află limita dintre nucleele solide și cele lichide. Temperatura la această limită este și punctul de topire, punctul de plecare pentru îngheț.

Prin urmare, dacă punctul de topire ar putea fi determinat cu precizie, oamenii ar înțelege mai bine temperatura reală a miezului și compoziția sa chimică internă.

Chimie misterioasă

Există două abordări principale pentru înțelegerea compoziției nucleului Pământului: studierea meteoriților și analiza datelor seismice.

Meteoriții sunt considerați „rămășițe” ale unor planete care nu se formaseră încă sau fragmente din nucleele unor planete care fuseseră deja distruse. Compoziția lor chimică sugerează că nucleul Pământului este compus în principal din fier și nichel, posibil cu câteva procente de siliciu sau sulf. Cu toate acestea, aceste date sunt doar preliminare și nu sunt suficient de detaliate pentru a confirma ceva definitiv.

Între timp, seismologia oferă o perspectivă mult mai concretă. Undele seismice provenite de la cutremure, pe măsură ce călătoresc prin Pământ, își schimbă viteza în funcție de tipul de material prin care trec. Comparând timpul necesar undelor pentru a ajunge la stațiile de monitorizare cu rezultatele experimentale privind viteza de transmisie în minerale și metale, oamenii de știință pot construi modele ale structurii interne a planetei.

Rezultatele arată că nucleul Pământului este cu aproximativ 10% mai ușor decât fierul pur. În special, nucleul exterior, care se află în stare lichidă, este mai dens decât nucleul interior, un paradox care poate fi explicat doar prin prezența unor elemente străine.

Totuși, chiar și după restrângerea posibilei compoziții, problema rămâne nerezolvată. Diferite scenarii produc temperaturi de topire care variază cu sute de grade Celsius, ceea ce face ca determinarea precisă a proprietăților miezului să fie o provocare.

O nouă restricție

Într-o nouă cercetare, oamenii de știință au folosit mineralogia pentru a înțelege cum a început miezul Pământului să înghețe - o abordare mai specifică decât meteorologia și seismologia.

Simulările arată că, atunci când atomii din metalul lichid cristalizează în solide, fiecare aliaj necesită un nivel diferit de „superrăcire”, adică scăderea sub punctul său de topire. Cu cât acest proces este mai puternic, cu atât lichidul îngheață mai ușor.

De exemplu, apa dintr-un congelator poate rămâne extrem de rece la -5°C timp de ore înainte de a îngheța, în timp ce o picătură de apă dintr-un nor se transformă în grindină în doar câteva minute la -30°C.

Calculele arată că temperatura maximă de superrăcire a miezului este cu aproximativ 420°C sub punctul său de topire. Dacă această temperatură este depășită, miezul interior ar fi neobișnuit de mare în comparație cu datele seismice. Între timp, fierul pur are nevoie de 1.000°C pentru a cristaliza, ceea ce este imposibil, deoarece întregul miez s-ar fi solidificat până atunci.

Adăugarea de siliciu sau sulf nu ajută; ar putea chiar necesita o suprarăcire suplimentară a miezului.

Numai dacă se ia în considerare carbonul, imaginea are sens. Dacă 2,4% din masa nucleului este carbon, este nevoie de aproximativ 420°C pentru a îngheța nucleul interior; cu 3,8% carbon, aceasta scade la 266°C. O cifră mult mai plauzibilă. Aceasta este prima dovadă care sugerează că carbonul joacă un rol crucial în procesul de cristalizare a nucleului.

Totuși, nu este posibil ca miezul să fie alcătuit exclusiv din fier și carbon, deoarece datele seismice sugerează prezența a cel puțin unui alt element. Cercetările sugerează posibilitatea ca miezul să conțină și oxigen sau chiar siliciu.

Sursă: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/loi-trai-dat-chua-dung-nhung-gi-20250923025913011.htm