Ce conține nucleul Pământului?

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

Nucleul Pământului s-ar putea să nu fie alcătuit doar din fier, dar se pare că 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 cheie în evoluția planetei. Nu numai că alimentează câmpul magnetic – scutul 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, din ce este alcătuit și când a început să înghețe? O descoperire recentă îi aduce pe oamenii de știință mai aproape de a răspunde la toate cele trei întrebări.

Temperatura miezului interior este estimată la aproximativ 5.000 Kelvin (4.727°C). Inițial lichid, miezul se răcește în timp, cristalizându-și interiorul solid și extinzându-se spre exterior. Această eliberare de căldură creează curenți tectonici ai plăcilor.

Răcirea este, de asemenea, sursa câmpului magnetic al Pământului. O mare parte din energia magnetică de astăzi este menținută prin înghețarea miezului exterior lichid, care alimentează nucleul central solid.

Totuși, fără acces direct, oamenii de știință sunt nevoiți să se bazeze pe estimări pentru a înțelege mecanismul de răcire și proprietățile miezului. Pentru a clarifica acest lucru, cel mai important factor este determinarea temperaturii sale de topire.

Datorită seismologiei – studiul undelor cutremurelor – știm exact unde se află limita dintre nucleele solide și cele lichide. Temperatura la această limită este și punctul de topire, punctul în care începe înghețul.

Prin urmare, dacă temperatura de topire poate fi determinată cu precizie, oamenii vor avea o mai bună înțelegere a temperaturii reale a miezului și a compoziției chimice din interiorul acestuia.

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 s-au format încă sau fragmente din nucleele planetelor distruse. Compoziția lor chimică sugerează că nucleul Pământului este compus în principal din fier și nichel, posibil amestecate cu câteva procente de siliciu sau sulf. Cu toate acestea, aceste date sunt doar preliminare și nu sunt suficient de detaliate pentru a fi definitive.

Seismologia, pe de altă parte, oferă o perspectivă mult mai detaliată. Undele seismice provenite de la cutremure călătoresc prin Pământ cu viteze diferite, în funcție de materialul prin care trec. Prin compararea timpilor de sosire a undelor la stațiile de măsurare cu rezultatele experimentale privind viteza de deplasare a mineralelor și metalelor, oamenii de știință pot construi modele ale interiorului planetei.

Rezultatele au arătat că nucleul Pământului este cu aproximativ 10% mai ușor decât fierul pur. În special, nucleul exterior lichid este mai dens decât nucleul interior solid - un paradox care poate fi explicat doar prin prezența unor elemente minore.

Dar chiar și cu restrângerea gamei de compoziții posibile, puzzle-ul rămâne nerezolvat. Diferite scenarii produc temperaturi de topire care diferă cu sute de grade Celsius, ceea ce face dificilă identificarea exactă a proprietăților nucleului.

O nouă restricție

În noul studiu, oamenii de știință au folosit fizica mineralelor pentru a înțelege cum a început miezul Pământului să înghețe - o abordare mai specifică decât meteorologia și seismologia.

Simulările arată că, pe măsură ce atomii dintr-un metal lichid cristalizează într-un solid, fiecare aliaj necesită un nivel diferit de „superrăcire” sau de coborâre sub punctul său de topire. Cu cât procesul este mai intens, cu atât este mai probabil ca lichidul să înghețe.

De exemplu, apa dintr-un congelator poate fi suprarăcită la -5°C timp de ore înainte de a îngheța, în timp ce picăturile de apă din nori se pot transforma în grindină după doar câteva minute la -30°C.

Calculele sugerează că suprarăcirea maximă a miezului este cu aproximativ 420°C sub punctul său de topire. Dacă ar fi depășită, miezul interior ar fi neobișnuit de mare în comparație cu datele seismice. Între timp, fierul pur ar avea nevoie de 1.000°C pentru a se cristaliza, ceea ce este imposibil deoarece întregul miez s-ar fi solidificat.

Adăugarea de siliciu sau sulf nu ajută nici ea și poate chiar răci și mai mult miezul.

Numai dacă se ia în considerare carbonul, imaginea are sens. Dacă 2,4% din masa nucleului este carbon, ar fi 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 că carbonul joacă un rol semnificativ în cristalizarea nucleului.

Nucleul, însă, nu poate fi alcătuit doar din fier și carbon, deoarece datele seismice necesită cel puțin un alt element. Cercetările sugerează că nucleul ar putea conține și oxigen și chiar siliciu.

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