Jądro Ziemi, czyli barysfera, wciąż kryje wiele tajemnic. Jak głęboko leży ta struktura? Z czego się składa? Jaka panuje tam temperatura? Odpowiedzi znajdziesz poniżej.
Jądro Ziemi – najważniejsze informacje
Co to jest jądro Ziemi? Ze szkoły pamiętasz pewnie, że Ziemia składa się z warstw i wypełniona jest roztopioną magmą. Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak to sprawdzono, skoro ludzie nie przebili się przez zewnętrzną warstwę? Biorąc pod uwagę, że nasza planeta się obraca i krąży wokół Słońca, to czy te płynne warstwy nie powinny już dawno się wymieszać? Poniżej znajdziesz wyjaśnienie takich pojęć, jak jądro Ziemi czy litosfera, a także poznasz jądro ziemi — budowa warstw geologicznych jest różnorodna.
Jądro Ziemi to centralna część kuli ziemskiej, leżąca w samym środku globu. Składa się prawdopodobnie głównie z żelaza i niklu. Od chemicznych symboli tych pierwiastków bierze się jej okazjonalnie używane określenie – nife. Inne używane oznaczenie tej strefy to barysfera. Jądro Ziemi składa się z ciężkich pierwiastków, stąd nazwa — od greckiego barys — „ciężki”. W skład barysfery wchodzą też stosunkowo niewielkie domieszki innych substancji jak siarka lub złoto.
Jądro Ziemi jest otoczone półpłynną warstwą płaszcza. Ponieważ płaszcz składa się głównie ze związków krzemu i magnezu, czasem nazywa się tę warstwę SiMa. Powyżej leży stosunkowo cienka skorupa, która w połączeniu z zestalonymi górnymi warstwami płaszcza znana jest jako litosfera – stała i sztywna powłoka Ziemi. To właśnie na tej zewnętrznej powłoce znajduje się całe znane ludzkiej nauce życie w kosmosie.
Właściwości fizyczne jądra Ziemi
Istnieje wiele problemów stojących na przeszkodzie w odkryciu tajemnic jądra Ziemi, odległość od powierzchni nie jest jednak jednym z nich. Jak głęboko jest jądro Ziemi? Zewnętrzna warstwa zaczyna się zaledwie 2900 km od poziomu morza, a promień naszej planety mierzy sobie 6371 km. Znaczy to, że Warszawę dzieli od jądra Ziemi odległość mniejsza niż dystans do Nowego Jorku! Gdybyś chciał zbadać osobiście jądro Ziemi, głębokość nie byłaby problemem – potrzebowałbyś jedynie odpowiednio wytrzymałego pojazdu.
-75%
Ciśnienie i ciepło wzrastają, im bliżej jest do wnętrza planety. Temperatura w najgłębszej kopalni na Ziemi (4 km) wynosi 60 stopni Celsjusza, a na dnie najgłębszego jak dotąd odwiertu (ponad 12 km) 180. Gorąco wzrasta mniej więcej o 25 stopni na kilometr głębokości. Na zewnętrznej warstwie płaszcza osiąga ono ok. 1000 stopni Celsjusza. W samym jądrze Ziemi temperatura wynosi około 6000 kelwinów – niewiele mniej niż na powierzchni Słońca.
Z czego zbudowane jest jądro Ziemi?
Jeśli porównać strukturę Ziemi do budowy jajka, to ludzkość zaledwie zarysowała powierzchnię jego skorupki. Geologowie muszą badać fakty na temat budowy planety metodami pośrednimi: tak zbadano to, jak wielkie jest jądro Ziemi, skład chemiczny wnętrza naszej planety czy tempo jego obrotu. Ze względu na ogromne ciśnienie (kilka milionów atmosfer) i temperaturę panującą we wnętrzu Ziemi, nie można w żaden sposób go spenetrować. Da się jednak wyciągać wnioski z obserwacji.
Jądro Ziemi składa się z dwóch warstw – zewnętrznej i wewnętrznej, oddzielonych tzw. nieciągłością Lehmann. Zewnętrzna warstwa składa się głównie z płynnego naturalnego stopu żelaza i niklu, rozgrzanych do 4500-5500 stopni Celsjusza. Jądro wewnętrzne Ziemi tworzy przede wszystkim żelazo – stanowi sferę o średnicy 1220 kilometrów. Geofizycy twierdzą, że barysfera to kula plazmy zachowującej się jak ciało stałe – ze względu na olbrzymie ciśnienie.
Promień samego jądra Ziemi wynosi 3740 km – jest więc ono dwa razy większe od całego Księżyca i nieco większe od Merkurego. Pomimo skromnych rozmiarów, masa jądra ziemi wynosi około 1,85 kwintyliona ton – stanowi zatem prawie jedną trzecią ciężaru całej planety. Można z tego wywnioskować, że jest zbudowane z ciężkich pierwiastków, ale gdyby były one skrajnie radioaktywne, życie na Ziemi nie mogłoby powstać. To kolejna przesłanka, na podstawie której geologowie uznają, że jądro Ziemi jest zbudowane z żelaza.
Sprawdź też: Czy wiesz ile lat ma Ziemia? Wyjaśniamy jak naukowcy do tego doszli
Czy jądro Ziemi rośnie?
W miarę, jak Ziemia się ochładza, wewnętrzne jądro zwiększa swoją grubość. Barysfera rozszerza się o 1 milimetr na rok – bardzo powoli jej zewnętrzne warstwy krzepną i zmieniają się w płaszcz. Sprawia to, że wewnętrzne jądro również się rozszerza. Nie jest to jednak równomierny proces. W miejscach, gdzie zderzają się płyty tektoniczne, ciepło z płaszcza ucieka na skorupę Ziemską, co ochładza płaszcz i jądro pod nim. Proces wychładzania się jest bardzo powolny – prawdopodobnie Układ Słoneczny przestanie istnieć, zanim jądro Ziemi zastygnie.
Sama planeta jest starsza niż jądro Ziemi. Temperatura panująca tam wskazuje, że na początku kształtowania się naszego globu był on kulą rozgrzanej skały. Olbrzymia radioaktywność i ciepło towarzyszące powstaniu Układu Słonecznego sprawiły, że Ziemia po 500 milionach lat rozgrzała się do 1500 stopni Celsjusza – temperatury topnienia żelaza. Dzięki temu lżejsze pierwiastki, jak krzemiany, czy związki tlenu mogły wypłynąć na wierzch, a krople niklu i żelaza grawitacja ściągała w dół. Tak właśnie uformowało się nife: jądro Ziemi.
W jaki sposób badamy najgłębszą warstwę Ziemi?
Wiedzę na temat jądra Ziemi często zawdzięczamy jej wstrząsom. Równomierne ciśnienie w barysferze sprawia, że cząsteczki muszą przyjąć najbardziej „upakowaną” strukturę – żelazo tworzy więc tam swoisty kryształ. To z kolei sprawia, że jądro doskonale przewodzi fale sejsmiczne, czyli drgania. Szybkość rozchodzenia się drgań i ich częstotliwość zmieniają się w zależności od ciśnienia, temperatury i składu chemicznego Ziemi. Dowód na to, że wnętrze Ziemi jest ciekłe, stanowi fakt, jak przewodzi ono pewne wibracje – w taki sam sposób jak płyny.
Sprawdź też: Theia – kosmiczna kolizja i źródło wody na Ziemi?
Wskazówki co do składu chemicznego jądra Ziemi dostarczają też meteoryty. Większość takich obiektów w Układzie Słonecznym pochodzi z pasa asteroid między Marsem i Jowiszem i prawdopodobnie powstały w tym samym czasie co Ziemia. Dzięki badaniom meteorytów możemy dowiedzieć się więcej na temat ukształtowania się naszego systemu planetarnego oraz jądra naszej planety. Budowa tzw. chondrytów prawdopodobnie nie zmieniła się od 300 milionów lat i możemy z niej wywnioskować wiele na temat geologii.
Jądro Ziemi jest jeszcze mało zbadane, ale ma kluczowe znaczenie dla życia na Błękitnej Planecie. Gdyby nie pulsujące bnife, nie uformowałoby się pole magnetyczne (magnetosfera) na naszej planecie, stanowiące tarczę przeciwko wiatrowi słonecznemu. Dzięki polu magnetycznemu na Ziemi mogło zatem powstać życie bez narażenia na wysokie promieniowanie. Choć nie możemy bezpośrednio badać jądra Ziemi, ma ono bezpośredni wpływ na nasze życie i zdrowie.
