ما الذي يجعل اللب الداخلي للأرض صلبًا

طبقات الارض


يتكون القلب من طبقتين النواة الخارجية ، التي تحد حدود الوشاح ، والنواة الداخلية. تسمى الحدود التي تفصل بين هذه المناطق بانقطاع بولين ، النواة الداخلية هي الطبقة الرابعة داخل الأرض ، إنها كرة معدنية صلبة مصنوعة بشكل رئيسي من الحديد ، تصل درجات الحرارة إلى مستويات استثنائية ، على الرغم من أن النواة الداخلية ساخنة للغاية ، إلا أنها ليست سائلة مثل النواة الخارجية .

يجد البعض صعوبة في تصديق أن النواة الداخلية يمكن أن تكون صلبة ، مع مراعاة مدى سخونة  هذا اللب الداخلي قادر على البقاء صلبًا لأن مركز الأرض موجود في ضغوط عالية للغاية.

بالإضافة إلى النشاط الزلزالي ، يستخدم العلماء مجموعة متنوعة من المعلومات الأخرى للتعرف على جوهر باطن الأرض ،  تتضمن هذه الطرق الإضافية التجارب المعملية وتحليل النيازك ونمذجة الكمبيوتر وقراءة البيانات

النواة الداخلية للأرض

يتكون النواة الداخلية للأرض بشكل رئيسي من الحديد ، في طبقة سائلة خارجية وطبقة صلبة داخلية ، النواة الخارجية هي المكان الذي يولد فيه السائل المتداول الجيو دينامو ، المسؤول عن المجال المغناطيسي للأرض ،  تم تأسيس الطبيعة السائلة للنواة الداخلية في وقت مبكر من تطوير مجال علم الزلازل العالمي ، تم استخلاص النواة الداخلية الصلبة من علاقات الطور ودرجات حرارة وضغوط النواة ، والتي تظهر النواة ببطء تتبلور من المركز إلى الخارج.

تتطلب الأدلة الزلزالية المباشرة على الطبيعة الصلبة للنواة الداخلية علماء الزلازل تتبع أقصر مسار عبر الأرض حيث تنتقل الموجة P إلى النواة الخارجية السائلة ، حتى تلتقي مع حافة النواة الداخلية إذا تم نقل جزء من هذه الموجة إلى النواة الداخلية كموجة S ، والتي تم إرسالها بدورها إلى النواة الخارجية كموجة P ، ثم عادت إلى السطح ، فسيكون لدى علماء الزلازل أدلة على وجود نواة داخلية صلبة .

اللب الداخلي عبارة عن كرة ساخنة كثيفة من الحديد  ، يبلغ قطرها حوالي 1،220 كيلومتر (758 ميل)، تبلغ درجة الحرارة في القلب الداخلي حوالي 5،200 درجة مئوية (9،392 درجة فهرنهايت) ، الضغط حوالي 3.6 مليون جو .

درجة حرارة النواة الداخلية أعلى بكثير من درجة انصهار الحديد ، ومع ذلك ، على عكس النواة الخارجية ، فإن النواة الداخلية ليست سائلة أو حتى منصهرة ،  يمنع الضغط المكثف للنواة الداخلية ذوبان الحديد ،الضغط والكثافة هما ببساطة أكبر من أن تتحول ذرات الحديد إلى حالة سائلة ،  بسبب هذه المجموعة غير العادية من الظروف ، يفضل بعض الجيوفيزيائيين تفسير النواة الداخلية على أنها ليست مادة صلبة ، بل على أنها تتصرف على أنها مادة صلبة.

[1]

حقائق عن اللب الداخلي

تتكون الأرض ، من المركز الذي يتحرك إلى الخارج ، من النواة الداخلية ، النواة الخارجية ، الوشاح السفلي ، الوشاح العلوي ، و


القشرة الارضية


، يُطلق على الجزء الداخلي من الأرض قلبه الداخلي أو النواة الداخلية للأرض ، ويُعتقد أنه ساخن مثل سطح الشمس ،  كان يعتقد ذات مرة أن النواة الداخلية للأرض كانت سائلة .

لكن إنجي ليمان – عالم الزلازل – أثبت نظريًا في عام 1936 أن النواة الداخلية صلبة ، وأن النواة الخارجية كانت سائلة ، يعتقد أن النواة الداخلية تتكون من سبيكة حديدية (نيكل) ، يواصل العلماء دراسة النواة الداخلية ، غالبًا من خلال استخدام النشاط الزلزالي ، بينما يحاولون معرفة المزيد عنه.

يعتقد أن درجة حرارة القلب الداخلي تبلغ حوالي 5400 درجة مئوية ، أو 5700 كلفن. تنجم هذه الحرارة عن ثلاثة عناصر: الحرارة المتبقية من تكوين الأرض ، وقوى الجاذبية من القمر والشمس ، والانحلال الإشعاعي للعناصر الداخلية للأرض.

يفصل النواة الخارجية السائلة النواة الداخلية عن بقية الأرض ، ونتيجة لذلك ، يدور النواة الداخلية بشكل مختلف قليلاً عن بقية الكوكب ، يدور شرقًا ، مثل السطح ، لكنه أسرع قليلا ، مما يجعل دوران إضافي كل 1000 سنة.

يعتقد علماء الجيولوجيا أن بلورات الحديد في القلب الداخلي مرتبة في نمط “hcp” ، تصطف البلورات بين الشمال والجنوب ، إلى جانب محور دوران الأرض والمجال المغناطيسي.

إن اتجاه البنية البلورية يعني أن الموجات الزلزالية – الطريقة الأكثر موثوقية لدراسة القلب ، تسافر بسرعة أكبر عند الذهاب من الشمال إلى الجنوب عنها عند الذهاب إلى الشرق والغرب ،  تسير الموجات الزلزالية أسرع أربع قطب إلى قطب من خلال خط الاستواء.

نمو اللب الداخلي للأرض

يشكل اللب الداخلي حوالي 1.7٪ من إجمالي كتلة الأرض ، بينما يشكل اللب الخارجي حوالي 30.8٪ من إجمالي كتلة الأرض

نمو اللب الداخلي ليس متجانسًا. يحدث في الكتل والباقات ويتأثر بالنشاط في الوشاح ، بينما تبرد الأرض بأكملها ببطء ، ينمو اللب الداخلي بحوالي مليمتر كل عام ، ينمو اللب الداخلي عندما تصلب أجزاء من النواة الخارجية السائلة أو تتبلور أو تتجمد ،  على الرغم من أنه من المهم أن نتذكر أن نقطة تجمد الحديد أكثر من 1000 درجة مئوية (1،832 درجة


فهرنهايت


).

ويتركز النمو بشكل أكبر حول مناطق الاندساس ، وهي المناطق التي تنزلق فيها


الصفائح التكتونية


من الغلاف الصخري إلى الوشاح ، على بعد آلاف الكيلومترات فوق القلب. تسحب الألواح المتساقطة الحرارة من القلب وتبرد المنطقة المحيطة ، مما يتسبب في زيادة حالات التصلب.

يكون النمو أقل تركيزًا حول “الأوعية الفائقة” ،  من المحتمل أن تؤثر هذه الكتل المنتفخة من صخور الوشاح الفائقة الحرارة على البراكين “الساخنة” في الغلاف الصخري ، وتساهم في نواة خارجية أكثر سيولة.

النواة لن “تتجمد” ، عملية التبلور بطيئة جدًا ، ويؤدي التحلل الإشعاعي المستمر داخل الأرض إلى إبطائها أكثر ،  يقدر العلماء أن النواة ستستغرق حوالي 91 مليار سنة لتصلبها بالكامل ، لكن الشمس ستحترق في جزء من ذلك الوقت (حوالي 5 مليارات سنة).

اللب الداخلي للنواة الداخلية

اكتشف علماء الجيولوجيا مؤخرًا أن النواة الداخلية نفسها لها نواة ، تختلف هذه عن النواة الداخلية بنفس الطريقة التي يختلف بها النواة الداخلية عن النواة الخارجية ، يعتقد العلماء أن التغيير الجيولوجي الجذري قبل حوالي 500 مليون سنة تسبب في تطور هذه النواة الداخلية اللب الداخلي .

يتم توجيه بلورات النواة الداخلية الداخلية من الشرق إلى الغرب بدلاً من الشمال إلى الجنوب ، لا يتماشى هذا الاتجاه مع محور دوران الأرض والمجال المغناطيسي ، يعتقد العلماء أن بلورات الحديد قد يكون لها بنية مختلفة تمامًا (وليس hcp) ، أو أنها موجودة في مرحلة مختلفة .

ما الذي يجعل اللب الداخلي للأرض صلبًا

على الرغم من ارتفاع درجة حرارة سطح الشمس ، إلا أن قلب الحديد المتبلور للأرض يظل صلبًا ، النواة الداخلية صلبة لأنها مصنوعة من مواد كثيفة جدًا أو ثقيلة – مثل الحديد والنيكل ، على الرغم من ارتفاع درجة حرارتها ، إلا أن هذه المواد لا “تذوب” بسهولة شديدة ، لذا تظل صلبة .

النواة الداخلية هي بالفعل أكثر سخونة من النواة الخارجية ، ومع ذلك ، فإن الضغط على النواة الداخلية أكبر من الضغط على النواة الخارجية ونقطة انصهار الحديد ، المكون الرئيسي للنواة ، يزيد مع ارتفاع الضغط. لذلك ، لأن تأثير الضغط يتجاوز تأثير درجة الحرارة ، يتم تجميد النواة الداخلية ، الضغط كبير جدًا بحيث يتم ضغط المعادن معًا ولا يمكن أن تكون سائلة ، الضغط هو أكثر من 3،000،000 مرة من مستوى سطح البحر في قلب الأرض .

يمكننا أيضًا التكهن بأن النواة الداخلية بدأت في التجميد (التصلب) قبل حوالي مليار أو ملياري سنة ، يشكل اللب الداخلي 1 ٪ فقط من كتلة الأرض ، تشكل النواة الخارجية حوالي 32٪ من كتلة الأرض.

اتضح أن العديد من المواد يمكن أن تكون صلبة عند درجة حرارة أعلى إذا كان الضغط أعلى أيضًا ، لذلك ، على الرغم من ارتفاع درجة الحرارة في النواة الداخلية ، إلا أن الضغط في النواة أعلى أيضًا ، ويمكنك الحصول على النيكل الحديد الصلب بدلاً من السائل .

[2]