В центре Земли горячее, чем мы думали

Названия статей в темах являются активными ссылками на первоисточник.

В центре Земли горячее, чем мы думали

Сообщение #1  lemar » 27 апр 2013, 00:24

В центре Земли горячее, чем мы думали


Температура близ центра Земли, по новым данным, равна 6 000°C — на тысячу градусов больше, чем показал аналогичный эксперимент, проведённый 20 лет назад.

Тем самым подтверждается правота геофизических моделей, которые говорят о том, что перепад температур между твёрдым ядром и мантией над ним должен составлять по меньшей мере 1 500°C, иначе невозможно объяснить существование геомагнитного поля.
Кстати, заодно удалось установить, почему ошиблись авторы предыдущего исследования.

Изображение
Так воспроизводили условия в центре Земли: термоизолированная железная пылинка помещается между острыми концами двух алмазов, которые сжимают её, пока лазер нагревает. Затем за дело берётся рентгеновское излучение. (Изображение авторов работы.)


Ядро Земли состоит в основном из шара жидкого железа с температурой 4 000°C и «плотностью» более 1,3 млн атмосфер. В этих условиях оно настолько жидкое, что его можно сравнить с водой в океанах. Лишь в самом центре планеты, где давление и температура ещё выше, железо переходит в твёрдую фазу. Анализ вызванных землетрясениями сейсмических волн, проходящих сквозь Землю, позволяет судить о толщине обоих ядер и даже о том, как с глубиной возрастает давление. Но эти волны ничего не говорят о температуре, которая оказывает большое влияние на движение материала внутри жидкого ядра и твёрдой мантии над ним. Более того, именно перепад температур между мантией и ядром считается главным фактором крупномасштабных термических перемещений, которые вместе с вращением Земли создают нечто вроде динамо-машины, порождающей магнитное поле планеты. Распределение температур внутри Земли лежит также в основе геофизических моделей, объясняющих возникновение и активную деятельность вулканов в таких местах, как Гавайи или Реюньон.

Выяснить температуру в центре Земли можно путём экспериментов с плавкой железа под разным давлением: алмазный пресс позволяет сжимать крошечные образцы до нескольких миллионов атмосфер, тогда как лазерный луч нагревает их до 4–5 тыс. градусов. Конечно, описать это в двух строках намного проще, чем осуществить в лаборатории: предстоит позаботиться о теплоизоляции образца, о том, чтобы он не реагировал со своим окружением и пр. К тому же разогреть железо до температуры центра Земли можно лишь на несколько секунд, а за это время не так-то просто понять, начало оно плавиться или нет.

Сотрудники Комиссариата ядерной энергетики Франции и европейского ускорительного комплекса ESRF в Гренобле (тоже Франция) разработали новую технологию, основанную на порождённом синхротроном интенсивном рентгеновском излучении: всего за секунду его дифракция позволяет определить, твёрд образец, жидок или частично расплавлен. В течение этой секунды можно удержать температуру и давление на постоянном уровне, а также предотвратить протекание химических реакций.

Исследователи довели температуру плавления железа до 4 800°C, а давление — до 2,2 млн атмосфер. Затем данные экстраполировали, чтобы выяснить температуру при давлении 3,3 млн атмосфер, характерном для границы между жидким и твёрдым ядром, и выяснили, что она должна составлять 6 000 ± 500°C. Значение может оказаться несколько иным, если железо испытывает неизвестный фазовый переход между измеренным и экстраполированным показателями.

Так почему же Райнхард Бёлер из Химического института Общества им. Макса Планка (ФРГ) и его коллеги в 1993 году сообщили о другой температуре — примерно на тысячу градусов ниже? Дело в том, что начиная с 2 400°C на поверхности образца начинается рекристаллизация, что приводит к динамическим изменениям кристаллической структуры твёрдого железа. Двадцать лет назад учёные определяли, расплавилось железо или нет, оптическим методом, и вполне возможно, что рекристаллизация была интерпретирована как плавление.

Изображение
А так это выглядит в лаборатории ESRF. В глубине кадра скрывается соавтор исследования Гийом Морар.


Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Подготовлено по материалам ESRF.
Аватар пользователя
lemar
Участник форума ЛАИ
Цитата
 
Сообщений: 1254
Зарегистрирован: 25 янв 2013, 20:12
Благодарил (а): 168 раз.
Поблагодарили: 201 раз.
Предупреждения: 0%
Репутация: 106

Быстрый ответ


Введите код в точности так, как вы его видите. Регистр символов не имеет значения.

BBCode ВЫКЛЮЧЕН
   

Вернуться в Новости сети

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 4