https://bodybydarwin.com
Slider Image

Βαθιά στον πυρήνα της Γης, στοιχεία για τη μυστηριώδη γέννησή του

2019

Γνωρίζουμε εδώ και πάνω από μισό αιώνα ότι η Γη είναι 4.5 δισεκατομμυρίων ετών, αλλά για ανθρώπους όπως το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, ο γεωλόγος Qing-zhu Yin του Ντέιβις, αυτός ο αριθμός δεν είναι αρκετά καλός - πρέπει να καθορίσουν ποιο ψηφίο έρχεται μετά το '5'. Ο Γιν έχει περάσει τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια προσπαθώντας να καταλάβει ακριβώς πώς σχηματίστηκε το ηλιακό μας σύστημα - πώς, σε ένα διάστημα αρκετών δεκάδων εκατομμυρίων ετών, ένας μεγάλος χαοτικός δίσκος σκόνης και αερίου μετατράπηκε σε οκτώ πλανήτες σε κανονική τροχιά γύρω από κεντρικό αστέρι.

Οι επιστήμονες έχουν καταλήξει σε δύο εκδοχές της ιστορίας: σε μια εκδοχή, η Γη προέκυψε από μια εποχή μετεωρικών συγκρούσεων τόσο έντονες ώστε ολόκληρος ο πλανήτης ήταν, αρχικά, μια σφαιρική θάλασσα του μάγματος. Σε μια άλλη εκδοχή, η διαδικασία ήταν περισσότερο εξαφανισμένη - η Γη ήταν ένας βραχώδης μίνι πλανήτης όπου, κάθε δέκα εκατομμύρια χρόνια περίπου, κάτι του μεγέθους του Άρη χτύπησε σε αυτό και κολλήθηκε, μέχρι τελικά όλα τα αντικείμενα μεγέθους του Άρη είχε είτε συγκρούσει ή - στην περίπτωση του ίδιου του Άρη - εγκαταστάθηκε σε δική του τροχιά. Αλλά για να καταλάβουμε ποια έκδοση της ιστορίας είναι σωστή, πρέπει να γνωρίζουν πόσο καιρό κράτησε η εποχή των υπερβολικά βίαιων πλανητικών συγκρούσεων, σε ακρίβεια δεκάδων εκατομμυρίων ετών. με άλλα λόγια, πρέπει να επιλύσουν την ιστορία της Γης σε ένα ακόμη δεκαδικό.

Το μυστικό της ακριβούς ηλικίας της Γης βρίσκεται στα παλαιότερα βράχια του πλανήτη. Οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν μια κατά προσέγγιση ηλικία αυτών των βράχων μετρώντας την ποσότητα δύο ισοτόπων, το ουράνιο-238 και το μόλυβδο-206 που περιέχουν τα πετρώματα. Επειδή το ουράνιο-238 διασπάται στο μόλυβδο-206 με προβλέψιμο ρυθμό, ο λόγος μεταξύ των δύο ισοτόπων λέει στους επιστήμονες πόσο καιρό τα πετρώματα ήταν γύρω. Υπάρχει όμως ένα αλίευμα: για να καταλάβουμε τι πραγματικά μας λέει το σχετικό ποσοστό, οι επιστήμονες πρέπει να γνωρίζουν ακριβώς πόσο από το καθένα υπάρχει για να ξεκινήσει. Και για να το καταλάβουν, πρέπει να γνωρίζουν πόσο ουράνιο-238 και μόλυβδος-206 υπάρχουν, όχι μόνο στα βράχια της γήινης επιφάνειας, αλλά και στο υποκείμενο μανδύα και - εδώ είναι το δύσκολο κομμάτι - στο εντελώς ακατάλληλο, μη αναπαραγώγιμο πυρήνα.

Κάποτε, η σύνθεση του εσωτερικού πυρήνα της Γης ήταν ένα διαλυμένο μυστήριο. Μετά από μια εποχή, στη δεκαετία του 1930 και του 1940, η σύνθεση του εσωτερικού πυρήνα της Γης ήταν ένα διαλυμένο μυστήριο: Οι σεισμολόγοι χρησιμοποίησαν στοιχεία από σεισμικά κύματα που διέρχονται από τον πλανήτη για να καθορίσουν ότι το κέντρο του πλανήτη ήταν κατασκευασμένο από στερεό μέταλλο, που περιβάλλεται από έναν παχύ ημι-υγρό εξωτερικό πυρήνα. Εν τω μεταξύ, οι γεωλόγοι χρησιμοποίησαν μετεωρίτες ως πληρεξούσιο για τη χύδην σύνθεση της Γης και καθόρισαν ότι στα εξωτερικά στρώματα του πλανήτη λείπει πολύ σίδηρο και νικέλιο. Το λογικό συμπέρασμα ήταν ότι ο εσωτερικός πυρήνας της Γης ήταν φτιαγμένος από σίδηρο και νικέλιο.

Αν είχε γίνει αυτό το συμπέρασμα, οι ερευνητές θα μπορούσαν να συμπεράνουν την ποσότητα μολύβδου και ουρανίου στον πυρήνα με βάση τις ιδιότητες του σιδήρου και του νικελίου. Αλλά στη δεκαετία του 1950, οι μετρήσεις της βαρύτητας του πυρήνα αποκάλυψαν ότι το κέντρο της Γης δεν ήταν αρκετά πυκνό ώστε να είναι κατασκευασμένο μόνο από σίδηρο και νικέλιο.

"Γνωρίζαμε ότι χρειαζόμασταν κάποια ελαφρύτερα στοιχεία για να υπολογίσουμε το έλλειμμα πυκνότητας που λέει ο Yin. Δεν χρειάστηκε πολύς χρόνος από τους επιστήμονες να βρουν έναν κατάλογο πιθανών υπόπτων, αφού τα στοιχεία έπρεπε να είναι σχετικά άφθονα στο ηλιακό σύστημα. αποκλείει πράγματα όπως το λίθιο, το βηρύλλιο και το βόριο, λέει ο Γιν και αφήνει οξυγόνο, πυρίτιο, μαγνήσιο, θείο, άνθρακα, φώσφορο, άζωτο. "

Όμως η μείωση των πραγμάτων κάτω από αυτή τη σύντομη λίστα δεν ήταν τόσο εύκολη: ο απομακρυσμένος ρυθμός του εσωτερικού πυρήνα και οι ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις κατέστησαν ουσιαστικά αδύνατη τη διεξαγωγή χρήσιμων παρατηρήσεων ή πειραμάτων για να καταλάβουμε ποια στοιχεία θα παρέμεναν και τα οποία θα συμπιεστούν το μανδύα.

"Μέχρι πρόσφατα, οι υπολογιστές απλά δεν είχαν αρκετή ισχύ για να τρέξουν το είδος των πολύπλοκων υπολογισμών που είναι απαραίτητοι για την προσομοίωση του εσωτερικού πυρήνα σε ατομικό επίπεδο." Αλλά τώρα η υπολογιστική δύναμη βρίσκεται σε κατάσταση όπου μπορούμε κάντε κάτι λογικό. "

Ο Γιν και ο συνάδελφός του στην Κινεζική Ακαδημία Επιστημών διεύθυνε ένα πείραμα σε έναν υπερυπολογιστή 500 πυρήνων για τρεις μήνες για να καθορίσει ποια στοιχεία βρίσκονται στον εσωτερικό πυρήνα και σε ποιο ποσό. Ήταν ιδιαίτερα ενδιαφέρονται για τη μέτρηση του άνθρακα, ένα στοιχείο του οποίου η παρουσία στον πυρήνα συνδέεται με ένα μικρότερο ποσοστό μολύβδου. Όσο περισσότερος άνθρακας Γιν βρήκε, τόσο λιγότερος μόλυβδος πιθανότατα βρίσκεται στον πυρήνα, και όσο λιγότερος είναι ο μόλυβδος, τόσο μεγαλύτερος είναι ο Γης.

Τα αποτελέσματα της ομάδας μέχρι στιγμής υποδηλώνουν ότι ο άνθρακας διατηρεί μόνο ένα μικρό ποσοστό του πυρήνα - κάτι λιγότερο από 1 τοις εκατό κατά βάρος. Σχετικά με την υπόλοιπη Γη, αυτό είναι ακόμα πολύ άνθρακα - είναι περισσότερο από ό, τι σε ολόκληρο τον υπόλοιπο πλανήτη σε συνδυασμό - αλλά είναι ένα μικρό κλάσμα των ελαφρύτερων στοιχείων στον πυρήνα.

Μέχρι στιγμής, τα αποτελέσματα υποστηρίζουν τη σύντομη έκδοση της ιστορίας της δημιουργίας της Γης - την ιδέα ότι μια συμπαγής Γη σχηματίστηκε ήδη 30 εκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννηση του ηλιακού συστήματος και ότι η Γη αυξανόταν σε φάσεις και αρχίζει, μια εποχή, τα επόμενα εκατό εκατομμύρια χρόνια.

Χρησιμοποιώντας όλο και ισχυρότερους υπερυπολογιστές, ο Γιν, οι συνάδελφοί του και άλλοι γεωλόγοι κάνουν μια χειραψία για το πώς να συμπληρώσουν το κενό στα δεξιά του 5 .

Οι βιοδιασπώμενοι σάκοι είναι καλύτεροι από το πλαστικό;  Είναι περίπλοκο.

Οι βιοδιασπώμενοι σάκοι είναι καλύτεροι από το πλαστικό; Είναι περίπλοκο.

Την περασμένη εβδομάδα στην τεχνολογία: Hey look, μερικά νέα smartphones!

Την περασμένη εβδομάδα στην τεχνολογία: Hey look, μερικά νέα smartphones!

Πώς να καθαρίσετε το πληκτρολόγιό σας χωρίς να το σπάσετε

Πώς να καθαρίσετε το πληκτρολόγιό σας χωρίς να το σπάσετε