Zamislite da se nalazite duboko pod površinom naše planete, gdje se tlak i temperatura povećavaju do nevjerojatnih vrijednosti. Iako ne možemo izravno uzeti uzorak iz Zemljine jezgre, znanstvenici su razvili niz metoda koje im omogućuju da otkriju koji se metali tamo nalaze. U ovom članku na pristupačan način objašnjavamo kako su otkrili da su gvožđe i nikl glavni sastavni dijelovi jezgre, koristeći seizmičke valove, magnetno polje i laboratorijske simulacije.
Sadržaj...
Seizmika – valovi koji otkrivaju unutrašnjost planeta
Kada se dogodi potres, oslobađaju se dva osnovna tipa seizmičkih valova: P‑valovi (primarni) i S‑valovi (sekundarni). P‑valovi su kompresijski i mogu prolaziti kroz čvrste, tekuće i plinovite materijale, dok S‑valovi putuju samo kroz čvrste tvari. Kada S‑valovi naiđu na tekući sloj, njihov se signal naglo smanjuje ili nestaje, što je ključni pokazatelj granice između čvrste unutarnje i tekuće vanjske jezgre.
Mjerenjem brzine i putanje ovih valova znanstvenici su izračunali da je unutarnja jezgra izuzetno čvrsta, a vanjska tekuća. Brzina P‑valova u unutarnjoj jezgri doseže i do 11 km/s, što ukazuje na vrlo gustu i tešku tvar. Gustoća od oko 13 g/cm³ odgovara materijalu bogatom željezu, a prisutnost manjih količina drugih metala, poput nikla, dodatno povećava brzinu valova. Ovi podaci su prvi put otkrili da je jezgra sastavljena od metalnog legura, a ne od kamena.
Magnetno polje i geodinamika – prirodni štit Zemlje
Zemljino magnetno polje nastaje u vanjskoj jezgri, gdje se tekući metalni sloj neprestano kreće. Taj pokret uzrokuje električne struje koje, prema Faradayevom zakonu, stvaraju magnetno polje – proces poznat kao geodinamika. Da bi se takav sustav održao, potrebni su materijali s visokim električnim vodljivostima i dobrim toplinskim svojstvima.
Gvožđe i nikl su izuzetno dobri provodnici električne struje i topline. Kombinacija ovih metala omogućuje stvaranje jakog, stabilnog magnetnog polja koje štiti planetu od štetnih solarnih čestica i kosmičkih zraka. Modeli geodinamike, temeljeni na dugoročnim mjerenjima magnetnog polja i na fizikalnim svojstvima metala pod visokim pritiskom, potvrđuju da su upravo gvožđe i nikl dominantni u vanjskoj jezgri.
Laboratorijske simulacije – reproduciranje uvjeta dubokog sloja
Kako bi provjerili teorije iz seizmike i magnetizma, znanstvenici reproduciraju uvjete dubokog unutarnjeg
