Шари Землі

Тепер, коли ми знаємо шари атмосфери, настала черга на шари Землі. З давніх часів завжди хотілося пояснити, що ми маємо нижче Земна кора. Звідки беруться мінерали? Скільки видів порід існує? Які шари має наша планета? Є багато невідомих, які були створені протягом історії і про які ми хочемо знати.

Частиною геології, яка вивчає будову та різні шари Землі, є Внутрішня геодинаміка. Наша планета складається з різних типів елементів, які роблять можливим життя на Землі. Ці три елементи: Тверді речовини, рідини та гази. Ці елементи знаходяться в різних шарах Землі.

Існує багато способів класифікації шарів Землі. В одному типі класифікації їх називають сферами. Серед них атмосфера, гідросфера та геосфера. Саме геосфера збирає всю структуру та різні внутрішні шари, які має наша планета. Шари поділяються на два: Зовнішнє і внутрішнє. У нашому випадку ми зосередимося на внутрішніх шарах Землі, тобто поверхня Землі буде початком.

Шари землі

Щоб почати описувати шари Землі, ми повинні зробити дві диференціації. Спочатку встановлюється критерій хімічного складу різних шарів Землі. Розглядаючи хімічний склад, знаходимо Земна кора, мантія і серцевина. Це дзвінок Статична модель. Інший критерій враховує фізичні властивості згаданих шарів або також називається механічною моделлю поведінки. Серед них ми знаходимо літосфера, астеносфера, мезосфера та ендосфера.

Але як ми знаємо, де шар починається або закінчується? Вчені знайшли різні методи, щоб з’ясувати тип матеріалу та диференціація шарів за розривами. Ці розриви – це ділянки внутрішніх шарів Землі, де тип матеріалу, з якого зроблений шар, різко змінюється, тобто його хімічний склад або стан, в якому знаходяться елементи (від твердого до рідкого).

Спочатку ми почнемо класифікувати шари Землі за хімічною моделлю, тобто шари Землі будуть: Кора, мантія і серцевина.

Шари Землі з моделі хімічного складу

Земна кора

Земна кора – це найбільш поверхневий шар Землі. Він має середню щільність 3 гр / см 3 і лише містить 1,6% від усього обсягу землі. Земна кора розділена на дві великі, добре диференційовані області: Континентальна кора та океанічна кора.

Континентальна кора

Континентальна кора товща і має більш складну будову. Це також найдавніша кора. Він представляє 40% поверхні Землі. Він складається з тонкого шару осадових порід, серед яких виділяються глини, пісковики та вапняки. Вони також мають багаті кремнеземом плутонічні магматичні породи, подібні до граніту. Як цікавість, саме в гірських породах континентальної кори було зафіксовано велику частину геологічних подій, що відбувались протягом історії Землі. Це може бути відомо, оскільки гірські породи зазнали багатьох фізичних та хімічних змін протягом історії. Наприклад, це видно на гірських хребтах, де ми можемо знайти гірські породи, які сягають до l3.500 мільйонів років.

Океанічна кора

З іншого боку, ми маємо океанічну кору. Він має меншу товщину і простішу структуру. Він складається з двох шарів: дуже тонкого шару осаду та ще одного шару з базальтами (це вулканічні магматичні породи). Ця кора молодша, оскільки можна було перевірити, що базальти постійно формуються і руйнуються, тому породи океанічної кори старіші за вони не перевищують 200 мільйонів років.

В кінці земної кори відбувається розрив Мохорович (цвіль). Ця розрив є тим, що відокремлює земну кору від мантії. Він знаходиться приблизно в 50 км глибиною.

Океанічна кора тонша за континентальну

Земна мантія

Земна мантія – одна з частин Землі, яка простягається від основи кори до зовнішнього ядра. Це починається відразу після розриву Мохо і є найбільший шар на Землі. Це 82% від усього обсягу землі і 69% від усієї її маси. У мантії можна, в свою чергу, розрізнити два шари, розділені Вторинна переривчастість Репетті. Ця розрив глибиною близько 800 км і є тим, що відокремлює верхню мантію від нижньої.

У верхній мантії ми знаходимо “Шар D”. Цей шар знаходиться більш-менш 200 км глибиною і характеризується Частково розплавляється 5% або 10%. Це змушує тепло підніматися із серцевини землі вздовж мантії. У міру підвищення тепла породи мантії набувають більш високої температури, а іноді можуть підніматися на поверхню та утворювати вулкани. Вони називаються “Гарячі точки”

Склад мантії можна дізнатись за допомогою цих випробувань:

• Метеорити двох типів: Перші утворені перидотитами та прасками.
• Скелі, що існують на земній поверхні від мантії, що віддаляються назовні внаслідок тектонічних рухів.
• Вулканічні димоходи: Це круглі отвори великої глибини, через які піднялася магма і виявила їх. Довжина може становити 200 км.
• Випробування, що скорочують сейсмічні хвилі, коли вони проходять через мантію, що показує, що відбувається зміна фаз. Зміна фази складається з модифікації структури мінералів.

В кінці земної мантії ми знаходимо Переривчастість Гутенберга. Ця розрив відокремлює мантію від земного ядра і знаходиться приблизно в 2.900 км глибини.

Ядро Землі

Ядро Землі – це найглибша область Землі. Він простягається від розриву Гутенберга до центру Землі. Це куля, радіус якої становить 3.486 км, тому вона має об’єм 16% від загальної кількості Землі. Його маса становить 31% від загальної кількості землі, оскільки вона складається з дуже щільних матеріалів.

В ядрі магнітне поле Землі генерується за рахунок конвекційних струмів зовнішнього ядра, яке розплавляється навколо внутрішнього ядра, яке є твердим. Тут дуже високі температури навколо 5000-6000 градусів за Цельсієм і тиски, еквівалентні від одного до трьох мільйонів атмосфери.

Діапазон температур на глибині

Ядро Землі поділяється на внутрішнє і зовнішнє ядро ​​і різниця визначається вторинна переривчастість Віхерта. Зовнішнє ядро ​​становить від 2.900 км до глибини 5.100 км і знаходиться в розплавленому стані. З іншого боку, внутрішнє ядро ​​простягається від глибина 5.100 км до центру Землі на відстані близько 6.000 км і тверда.

Ядро Землі складається в основному із заліза, з 5-10% нікелю та меншою часткою сірки, кремнію та кисню. Тести, які допомагають дізнатися знання про склад ядра:

• Наприклад, дуже щільні матеріали. Завдяки високій щільності вони залишаються у внутрішньому ядрі Землі.
• Метеорити заліза.
• Нестача заліза на зовнішній стороні земної кори, що говорить нам про те, що залізо повинно концентруватися всередині.
• З залізом всередині ядра формується магнітне поле Землі.

Ця класифікація походить від моделі, яка враховує хімічний склад різних частин Землі та елементів, що складають шари Землі. Тепер ми будемо знати поділ шарів Землі з змоделювати точку зору на його механічну поведінку, тобто від його фізичних властивостей матеріалів, що його складають.

Частини землі за механічною моделлю

У цій моделі шари Землі поділяються на: Літосфера, астеносфера, мезосфера та ендосфера.

Літосфера

Це жорсткий шар, який має товщиною близько 100 км що складається з кори і самого шару верхньої мантії. Цей жорсткий шар до літосферного шару, що оточує Землю.

Астеносфера

Це пластмасовий шар, який відповідає більшій частині верхньої мантії. У ньому існує конвекційні струми і він знаходиться в постійному русі. Це має велике значення в тектоніці. Цей рух викликаний конвекцією, тобто зміною щільності матеріалів.

Мезосфера

Він розташований на глибині 660 км і 2.900 км. Це частина нижньої мантії та частина зовнішнього ядра Землі. Його кінець дається вторинною переривчастістю Віхерта.

Ендосфера

Він включає внутрішнє ядро ​​Землі, описане вище.

Як бачите, вчені вивчали внутрішню частину Землі за допомогою різних тестів і доказів, щоб мати змогу дізнаватися все більше і більше про планету, на якій ми живемо. Для порівняння того, як мало ми знаємо про внутрішню частину нашої планети, нам залишається лише уявити Землю так, ніби це яблуко. Ну, з усім, що ми просунули технологічно, було проведено найглибше опитування глибиною близько 12 км. Порівнюючи планету з яблуком, це ніби ми щойно очистили шкірку остаточна шкірка цілого яблука, де насіння центру було б еквівалентно земному ядру.

Повний шлях до статті: Мережева метеорологія » Метеорологія » Шари Землі

Звідки взявся Місяць. І чому він досі залишається загадкою

Місяць – загадковий. Ми бачимо його з будь-якого куточку Землі, але завжди тільки один його бік. Він керує морськими припливами, сексом тварин і, можливо, сном людей.

Утім, жодна людина не була на Місяці до 1969 року. Однак і через пів століття після першої висадки на ньому побували лише 12 людей.

Завдяки їм, а також безлічі безпілотних зондів, тепер ми більше знаємо про поверхню найближчого до нас небесного тіла. Попри це, вчені й досі не мають остаточної відповіді на просте питання: як виник Місяць.

Чи відломився він якимось чином від Землі? Чи блукав Сонячною системою, доки Земля не притягнула його на свою орбіту? А може, сталося щось загалом апокаліптичне?

Автор фото, Justus Sustermans

Галілео Галілей вивчав Місяць за допомогою потужного телескопа

Наші предки не змогли дістатися до Місяця, але це не заважало їм міркувати про його походження.

Перший вагомий внесок зробив італійський астроном, фізик і філософ Галілео Галілей. Він створив потужний телескоп, за допомогою якого Місяць можна було побачити набагато детальніше, ніж раніше.

На початку XVII століття Галілей показав, що поверхня Місяця схожа на Землю. Вона так само вкрита горами і рівнинами. Це був перший натяк на те, що Земля і Місяць якимось чином утворилися разом.

Наступна гіпотеза виникла через цілих два століття. Син Чарльза Дарвіна Джордж припустив, що коли Земля була новою, вона оберталася дуже швидко. В результаті частина її відірвалася і відлетіла у космос, утворивши Місяць. На Землі залишився слід від цього уламка – Тихий океан.

Цю теорію особливо ніхто не підтримав, а після Другої світової війни з’явилася інша ідея.

Автор фото, NASA / SPL

Поверхня Місяця вкрита горами, рівнинами та кратерами

Хімік Гарольд Урей припустив, що Місяць прилетів з іншої частини галактики. Його притягнуло земне тяжіння, коли він проходив повз.

У цій теорії є раціональне зерно. Для супутника планети Місяць дуже великий у порівнянні із Землею. Але якщо він утворився в іншому місці, це має сенс. По-друге, ми завжди бачимо лише один бік Місяця, а так буває саме тоді, коли об’єкт потрапляє в зону тяжіння іншого.

Деякі вчені, однак, мали сумніви. Вони не були впевнені, що Земля могла притягнути Місяць, не змінивши своєї орбіти. Вони також були припускали, що обидва тіла швидше за все зіткнулися б.

Цього могло не статися, якби атмосфера Землі у той час була достатньо великою. Вона би спрацювала як гігантська подушка безпеки, уповільнивши рух Місяця і відштовхнувши його назад у космос. Але це здається досить малоймовірним.

Автор фото, Detlev van Ravenswaay/SPL

Інший бік Місяця ніколи не видно з Землі

Вченим була потрібна теорія, яка відповідала б кільком важливим спостереженням. По-перше, Місяць – великий у порівнянні з Землею. По-друге, він прискорюється, поступово віддаляючись від Землі.

Одна з гіпотез стверджувала, що Земля і Місяць утворилися разом з гігантського диска матерії, що обертався навколо чорної діри.

Втім, її швидко спростували. Ця теорія не пояснювала швидкість, з якою Місяць обертається навколо Землі. Крім того, астрономи підрахували, що щільність Місяця в півтора раза менша за Землю, тобто навряд чи вони могли утворитися з одного акреційного диска.

Нарешті, немає й жодної ознаки існування чорної діри.

Автор фото, NASA / SPL

Астронавт Джон В. Янг на Місяці під час місії “Аполлон-16”

Теорія Урея залишалася провідною протягом 1960-х років, коли США почали готувати перший пілотований політ на Місяць. Якщо Урей мав рацію, Місяць повинен мати інший хімічний склад, ніж Земля.

Щоби перевірити це, астронавти “Аполлона” мали привезти на Землю зразки місячної породи. Коли вони це зробили, всі наявні теорії походження Місяця розлетілися вщент.

Першою зазнала поразки теорія відколу Джорджа Дарвіна. Зразки порід показали, що Місяць набагато старший за дно Тихого океану, з якого він мав би походити.

Теорія захоплення Урея також виявилася хибною.

Автор фото, NASA / SPL

Зразок місячної породи, який привезли астронавти “Аполлона-15”

На загальний подив, хімічний склад місячного ґрунту виявився майже ідентичним Землі. І отже, припущення Урея, що Місяць і Земля утворилися далеко одне від одного, було малоймовірним.

Зразки також показали, що Місяць утворився приблизно на 29 мільйонів років пізніше, ніж інші схожі об’єкти Сонячної системи.

Схоже, що початок його історії був вогняним. Темні ділянки його поверхні дозволяють припустити, що колись він був охоплений глибоким океаном рідкої магми.

Жодна з наявних на той момент теорій походження Місяця не збігалася з новими даними. Місія “Аполлона” спричинила “глибоке сум’яття” в науці, зазначив 2014 року дослідник Джей Мелош з Університету Пердью у місті Вест-Лафаєтт.

У 1975 році, через три роки після останнього польоту “Аполлона”, було висунуто нову ідею. Гіпотеза ударного формування Місяця, як її почали називати, була надзвичайно драматичною.

Автор фото, Mark Garlick/SPL

Науковців спантеличує незвичайна орбіта Місяця

Коли Сонячна система формувалася 4,5 мільярда років тому, навколо неї літали різноманітні космічні уламки. Як припускають Вільям Гартман і Дональд Девіс з Інституту планетарних наук у Таксоні, в штаті Аризона, один із них потрапив у Землю.

Вочевидь, це був дуже великий уламок, можливо, розміром із Марс, маса якого дорівнювала одній десятій Землі.

Ця гіпотетична планета, яку назвали Тея, наче в більярді, завдала потужного удару в бік Землі.

В результаті удару частина зовнішнього шару Землі відділилася і утворила гігантську розплавлену кулю. Куля яскраво горіла, охопивши приблизно третину земного неба, доки не охолола і не віддалилася.

Зіткнення Землі і Теї змоделювали на комп’ютері, і воно виглядає дуже правдоподібним. По-перше, ця гіпотеза пояснює, чому залізне ядро Місяця приблизно вдвічі менше за земне. Ядро Теї злилося з Землею, тому Місяцю не залишилося багато.

Вона також пояснює, чому Місяць має так мало “летючих речовин”, елементів, які легко випаровуються в гази. Енергія, яка вивільнилася під час зіткнення, викинула їх у космос.

Автор фото, Mark A. Schneider/SPL

Уламок магматичної породи анортозиту

І зрештою, відносні розміри Землі та Теї можуть пояснити швидкість орбіти Місяця.

Ось чому Алекс Халлідей з Оксфордського університету називає цю гіпотезу “найкращою з найгірших”. Але й в ній теж залишаються слабкі місця.

Одне з них – те саме, яке зруйнувало теорію Урея: Земля і Місяць дуже схожі хімічно.

Більшість хімічних елементів мають тонкі варіації – ізотопи. Кожен атом складається з трьох типів частинок: протонів, електронів і нейтронів.

Кожен атом певного елемента повинен мати однакову кількість протонів та електронів, але кількість нейтронів може змінюватися, створюючи ізотопи.

Ізотопи виконують роль своєрідного хімічного відбитка. Якщо ви треба з’ясувати походження деякого матеріалу, вивчення суміші ізотопів, яку він містить, допоможе це зробити.

Автор фото, Mark Garlick/SPL

Молода Земля і Місяць були дуже гарячими

У випадку з місячною породою, частина ізотопів мала б походити з Землі, а частина – з Теї, і отже, ізотопний склад мав би містити щось середнє між двома. Але насправді він практично такий самий, як і у Землі.

Якщо Тея існувала, вона не залишила жодного сліду на Місяці.

Це – основна проблема гіпотези ударного формування Місяця.

Ізотопи вольфраму та кремнію насамперед важливі, тому що вони утворюються під час формування планетарного ядра.

“У кожної планети своя історія формування ядра, а тому ці ізотопи припускають, що Місяць походить саме з атомів Землі”, – пояснює Халлідей.

Автор фото, Richard Bizley/SPL

Тея на тлі первісної Землі

Мелош називає цей висновок “ізотопною кризою”. Проте гіпотезу ударного формування Місяця вона не спростовує повністю.

Найпростіше пояснення полягає в тому, що Тея випадковим чином мала такий самий ізотопний слід, як і Земля, можливо тому, що утворилася неподалік.

Однак моделювання ранньої Сонячної системи припустило, що ймовірність цього складає менш як 1%.

У Сонячній системі немає інших відомих тіл з таким же ізотопним складом, як Земля та Місяць. Вчені хотіли б отримати зразки порід з Венери та Меркурія, щоби побачити, чи мають вони схожі ізотопи, але коли це стане можливим, не відомо.

В іншому випадку, удар міг бути таким потужним, що Тея і Земля розплавилися, а їхні атоми змішалися між собою. Це могло б пояснити, чому Земля та Місяць так схожі, але чи було зіткнення таким катастрофічним, не відомо.

Автор фото, Mark Garlick/SPL

Молода Земля і Місяць були дуже гарячими

Також припускають, що тіло, яке врізалося в Землю, складалося переважно з льоду. Таких крижаних куль досить багато у зовнішній Сонячній системі, і вони могли обстрілювати Землю з високою швидкістю.

Але навіть тоді Місяць лише на 73% складався б із земних атомів, чого недостатньо для пояснення ізотопів.

Проблема в тому, що Тея мала завдати Землі ковзного удару, інакше Місяць опинився б на іншій орбіті, але такий боковий удар суперечить тому, що показують ізотопи.

Можливо, Тея і не завдала бокового удару. 2012 року Матія Чук і Сара Стюарт із Гарвардського університету в Кембриджі, у штаті Массачусетс, дійшли висновку, як це могло статися.

Автор фото, Joe Tucciarone/SPL

Удар Теї викинув величезну кількість уламків

Вони припустили, що Земля вже оберталася дуже швидко, коли Тея вдарилася об неї. Якщо Земля крутилася стрімко, імпульсу від удару було достатньо, щоб відправити Місяць на правильну орбіту.

Необхідності у ковзному ударі не було: Тея могла зіткнутися з Землею лоб у лоб.

Це означає, що Тея могла бути набагато меншою, ніж вважали раніше, приблизно 2% від маси Землі. Це також означає, що Місяць утворився переважно з земної матерії.

Ця гіпотеза “вибила ґрунт з-під ніг усіх інших теорій”, – каже Мелош.

У квітні 2015 року з’явилося ще більше доказів на підтвердження гіпотези ударного формування.

Автор фото, John Sanford/SPL

Повний місяць із Землі

Алессандра Мастробуоно-Баттісті з Ізраїльського технологічного інституту в Хайфі та її колеги провели більш детальну симуляцію об’єктів, які кружляли навколо у ранній Сонячній системі.

Вони виявили, що космічні тіла, які врізалися в планети, були набагато більш схожими на самі планети, ніж вважали раніше. Імовірність того, що Тея і Земля були схожими підвищилися з 1% до 20%.

І хоча шанси все ще невеликі, пояснити дивну схожість Землі та Місяця стає трохи легше.

Утім, роботу не завершено. “Нам все ще бракує деяких ланок”, – каже Стюарт.

Тепер більшість дослідників вважають, що остаточна версія буде все ж таки ґрунтуватися на гіпотезі ударного формування, але для переконливого пояснення схожості ізотопів потрібні деякі дані.

Автор фото, Joe Tucciarone / SPL

Місяць утворився з уламків, викинутих у космос Теєю

Найскладніше винайти теорію, в якій кожен аспект Землі та Місяця виглядав би правдоподібно. Теорії, які вимагають, щоби Тея мала певну масу, або удар був лише під певним кутом, викликають сумніви.

Утім, саме в цьому і є причина такого інтересу до походження Місяця – він незвичний.

Можливо, ми й не повинні дивуватися, що його походження почасти було чистою випадковістю.

Прочитати оригінал цієї статті англійською мовою ви можете на сайті BBC Earth.

Хочете поділитися з нами своїми життєвими історіями? Напишіть про себе на адресу [email protected], і наші журналісти з вами зв’яжуться.

Хочете отримувати головне в месенджер? Підписуйтеся на наш Telegram або Viber!