Núcleo de la tierra

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El núcleo de la Tierra  es la parte central y más profunda del planeta Tierra , la geosfera , ubicada debajo del manto terrestre y, presumiblemente, consiste en una aleación de hierro y níquel con una mezcla de otros elementos siderófilos . Profundidad - 2900 km. El radio medio de la esfera es de 3500 km. Se divide en un núcleo interior sólido con un radio de unos 1300 km y un núcleo exterior líquido con un espesor de unos 2200 km, entre los que a veces se distingue una zona de transición [1] . La temperatura en la superficie del núcleo sólido de la Tierra presumiblemente alcanza los 6230±500 K (5960±500 °C) [2] [3], en el centro del núcleo, la densidad puede ser de aproximadamente 12,5 t / m³, la presión es de hasta 3,7 millones de atm (375 GPa). La masa del núcleo es 1.932⋅1024 kg .

Se sabe muy poco sobre el núcleo: toda la información se obtiene mediante métodos geofísicos o geoquímicos indirectos. Las muestras del material del núcleo aún no están disponibles.

Historia del estudio

Probablemente, una de las primeras suposiciones sobre la existencia de una región de alta densidad en el interior de la Tierra fue realizada por Henry Cavendish , quien calculó la masa y la densidad media de la Tierra y descubrió que es mucho mayor que la densidad característica de las rocas que emergen en ella. la superficie de la tierra [4] .

La existencia fue probada en 1897 por el sismólogo alemán E. Wiechert , y la profundidad (2900 km) fue determinada en 1910 por el geofísico estadounidense B. Gutenberg .

En 1922, el fundador de la geoquímica , V. M. Goldshmidt , sugirió que el núcleo se formó por diferenciación gravitatoria de la Tierra primaria durante su crecimiento o más tarde.

El científico alemán A. Eiken (1944), el científico estadounidense E. Orovan y el científico soviético A. P. Vinogradov (1960-1970) desarrollaron una hipótesis alternativa de que el núcleo de hierro surgió incluso en una nube protoplanetaria .

En 1941, Kuhn y Ritman , basándose en la hipótesis de la identidad de la composición del Sol y la Tierra y en los cálculos de la transición de fase en el hidrógeno, sugirieron que el núcleo de la tierra está formado por hidrógeno metálico . [5] [6] Esta hipótesis no ha sido probada experimentalmente. Los experimentos de compresión de choque han demostrado que la densidad del hidrógeno metálico es aproximadamente un orden de magnitud menor que la densidad del núcleo. Sin embargo, más tarde esta hipótesis fue adaptada para explicar la estructura de los planetas gigantes: Júpiter , Saturno y otros. Hasta hace poco, se suponía que el campo magnético de tales planetas surge precisamente en el núcleo de hidrógeno metálico.

Pero en 2016, científicos de Estados Unidos y Gran Bretaña, habiendo creado condiciones cercanas al núcleo con compresión instantánea, creando una presión de 1,5 millones de atmósferas y altas temperaturas de varios miles de grados, pudieron obtener el tercer estado intermedio del hidrógeno [ 7] , en el que tiene propiedades tanto de metal como de gas. En este estado, no transmite luz visible, a diferencia de la radiación infrarroja, por lo que se le denominó "hidrógeno oscuro". Además, el hidrógeno oscuro, a diferencia del hidrógeno metálico, encaja perfectamente en el modelo de estructura de los planetas gigantes.[ significado del hecho? ] , en particular, explica por qué las capas superiores de los gigantes gaseosos son mucho más cálidas de lo que deberían ser, transfiriendo energía desde el núcleo, y dado que también tiene conductividad eléctrica, aunque peor que el hidrógeno metálico, juega el mismo papel que el núcleo externo. en la Tierra [ocho]

Además, V. N. Lodochnikov y W. Ramsay sugirieron que el manto inferior y el núcleo tienen la misma composición química: en el límite entre el núcleo y el manto a 1,36 Mbar, los silicatos del manto pasan a una fase de metal líquido (núcleo de silicato metalizado) [9] .

En 2015, se supo que hay una tercera capa en la parte líquida del núcleo. El análisis de las ondas sísmicas permitió a un grupo de geólogos dirigido por el profesor Xiaodong Song de la Universidad de Illinois concluir que el núcleo de la Tierra no tiene dos capas, sino tres capas [10] [11] [12] .

El nuevo estudio, publicado originalmente en Physics of the Earth and Planetary Interiors, sugiere que el estado del núcleo interno de nuestro planeta varía de sólido a semiblando e incluso líquido.

“Cuanto más estudiamos [el núcleo], más nos damos cuenta de que no es solo una pieza aburrida de hierro”, dijo Jessica Irving, sismóloga de la Universidad de Bristol en Inglaterra, al comentar sobre el estudio. “Encontramos un mundo oculto completamente nuevo”. [13]

La composición del núcleo

Solo hay datos indirectos sobre la composición del núcleo, obtenidos de varias maneras. Aparentemente, de los materiales disponibles, los meteoritos de hierro son los más cercanos en composición al núcleo de la tierra , que son fragmentos de los núcleos de asteroides y protoplanetas . Sin embargo, los meteoritos de hierro no pueden dar una idea precisa de la sustancia del núcleo terrestre, ya que se formaron en cuerpos mucho más pequeños, es decir, bajo diferentes condiciones fisicoquímicas.

Por otro lado, los estudios sísmicos dan el tamaño exacto del núcleo [14] , y su densidad se conoce a partir de datos gravimétricos , y esto impone restricciones adicionales sobre su composición. Dado que la densidad del núcleo es aproximadamente un 5-10 % menor que la densidad de las aleaciones de hierro y níquel, se supone que el núcleo de la Tierra contiene más elementos ligeros que los meteoritos de hierro [14] . Entre los posibles candidatos: azufre , oxígeno , silicio , carbono , fósforo , hidrógeno [14] .

Finalmente, la composición del núcleo se puede estimar a partir de consideraciones geoquímicas y cosmoquímicas. Si uno calcula de alguna manera la composición primaria de la Tierra y calcula qué proporción de elementos hay en otras geosferas, entonces uno puede construir estimaciones de la composición del núcleo. Los experimentos a alta temperatura y alta presión sobre la distribución de elementos entre las fases de hierro fundido y silicato son de gran ayuda en tales cálculos.

Composición química del núcleo

Fuente	Si , % en peso	Fe , % en peso	Ni , % en peso	S , % en peso	O , % en peso	manganeso , ppm	Cr , ppm	Co ,ppm	P , ppm
Allegre et al., 1995, Tabla 2 p 522	7.35	79,39 ± 2	4,87 ± 0,3	2,30±0,2	4,10±0,5	5820	7790	2530	3690
Mc Donough, 2003, Tabla 4 p 556	6.0	85.5	5.20	1,90	~0	300	9000	2500	2000

En abril de 2015, científicos de la Universidad de Oxford propusieron una teoría según la cual el contenido de uranio en el núcleo de la Tierra es varias partes por billón más alto de lo que se pensaba [15] . Tal declaración dio lugar a la difusión de notas de alto perfil en los medios de comunicación sobre el supuesto descubrimiento de un núcleo de uranio cerca de la Tierra [16] .

Campo magnético terrestre

El campo magnético de la Tierra es creado por las estructuras internas del planeta. Existe la idea errónea de que lo crean los materiales ferromagnéticos del núcleo interno (como un imán permanente) [17] , aunque las propiedades ferromagnéticas del hierro desaparecen a temperaturas superiores al punto de Curie . La hipótesis generalmente aceptada para explicar la formación del campo magnético terrestre se llama geodinamo . Según él, el campo magnético se forma debido al movimiento de un fluido eléctricamente conductor en el núcleo exterior. [18] [19]

Véase también

• núcleo externo
• núcleo central
• Barisfera
• Catástrofe de hierro

Notas

1. ↑ D. Yu. Pushcharovsky, Yu. M. Pushcharovsky (MSU), Composición y estructura del manto de la Tierra // Soros Educational Journal No. 11 1998
2. ↑ S. Anzellini, A. Dewaele, M. Mezouar, P. Loubeyre, G. Morard. Fusión de hierro en el límite del núcleo interno de la Tierra basado en la difracción rápida de rayos X  (inglés)  // Ciencia  : revista. - 2013. - 26 de abril ( vol. 340 , no. 6131 ). - Pág. 464-466 . -doi : 10.1126 / ciencia.1233514 .
3. ↑ El centro de la Tierra es 1000 grados más caliente de lo que se pensaba anteriormente // Instalación europea de radiación de sincrotrón, 25-04-2013;
   traducción corta: los físicos aclararon la temperatura del núcleo de la tierra // Lenta.ru, 26 de abril de 2013: “La temperatura del núcleo de hierro sólido de la Tierra, según lo establecido por los científicos, es de aproximadamente 6 mil grados centígrados. Eso es mil grados más alto que las estimaciones anteriores".
4. ↑ Henry Cavendish . www.tsput.ru Recuperado: 31 julio 2018. (indefinido)
5. ↑ Kuskov O. L., Khitarov N. I. (1982) “Termodinámica y geoquímica del núcleo y el manto de la Tierra. M.: Nauka, 1982” p. 127: “A mediados del siglo XX. hay hipótesis sobre la composición no férrea del núcleo. W. Kuhn y A. Ritman [513], basándose en la hipótesis de la identidad de las composiciones del Sol y la Tierra y en los cálculos de la transición de fase en el hidrógeno [666], propusieron la suposición de un núcleo formado por hidrógeno metálico.”
6. ↑ Kuhn W, Rittmann A. Über den Zustand des Erdinnern und seine Enstehung aus einem homogeneen Urzustand - Geologische Rundschau, 1941, vol 32, número 3, p. 215-256. doi:10.1007/BF01799758 , ISSN 0016-7835
7. ↑ R. Stewart McWilliams, D. Allen Dalton, Mohammad F. Mahmood, Alexander F. Goncharov. Propiedades ópticas del hidrógeno fluido en la transición a un estado conductor  // Cartas de revisión física. — 2016-06-22. - T. 116 , n. 25 . - S. 255501 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.116.255501 .
8. ↑ Iván Ortega, El hidrógeno oscuro explicó los misterios de los planetas gigantes L!FE #SCIENCE 28/06/2016 por Propiedades ópticas del hidrógeno fluido en la transición a un estado conductor 2016. doi : 10.1103/PhysRevLett.116.255501
9. ↑ EN Lyustikh, Doctor en Física y Matemáticas. Ciencias de la Academia de Ciencias de la URSS. Misterios de las entrañas profundas  // http://neotec.ginras.ru/ . — 1967.
10. ↑ El núcleo de la Tierra resultó ser una "matryoshka" de tres capas, según descubrieron los geólogos . RIA Novosti - Ciencia (9 de febrero de 2015). (indefinido)
11. ↑ Noticias científicas. El núcleo interno de la Tierra está estructurado. Contiene un núcleo más , VSEGEI (17 de febrero de 2015). Consultado el 14 de mayo de 2015.
12. ↑ Tao Wang, Xiaodong Song, Han H. Xia. " Anisotropía ecuatorial en la parte interna del núcleo interno de la Tierra a partir de la autocorrelación de la coda del terremoto ". Nature Geoscience 2015 doi:10.1038/ngeo2354 (09 de febrero de 2015)
13. ↑ Rhett Butler, Seiji Tsuboi. Reflexiones sísmicas antípodas sobre estructuras de velocidad de ondas de corte dentro del núcleo interno de la Tierra  //  Física de la Tierra y los interiores planetarios. — 2021-12-01. — vol. 321 . — Pág. 106802 . — ISSN 0031-9201 . -doi : 10.1016/ j.pepi.2021.106802 .
14. ↑ 1 2 3 Formación del núcleo de la Tierra , 2007
15. ↑ Carlson RW (2015) Ciencia planetaria: una nueva receta para la formación de la Tierra. doi : 10.1038/520299a
16. ↑ Científicos de la Universidad de Oxford propusieron una teoría según la cual el núcleo de la Tierra consiste en uranio radiactivo.
17. ↑ http://www.earthlearningidea.com/PDF/147_Core.pdf página 2, "la idea errónea generalizada de que una prueba de que el núcleo está hecho de níquel-hierro es que son materiales magnéticos que causan el campo magnético de la Tierra". ."
18. ↑ Campo Magnético de la Tierra
19. ↑ La geodinamo Archivado el 25 de noviembre de 2013 en Wayback Machine // EPS 122: conferencia 7

Literatura

• Levin B.V., Pavlov V.P. Una vez más sobre el desplazamiento del núcleo interno de la Tierra (comentario al artículo de V.A. Antonov, B.P. Kondratiev “Sobre la cuestión de la magnitud del desplazamiento del núcleo interno de la Tierra”) // Física de la Tierra. 2006. Nº 1. S. 92-93.
• Ryk V., Malishevskaya A. Diccionario petrográfico. M: Nedra, 1989.
• Allegre CJ, Poirier JP, Humler E., Hofmann AW (1995). La composición química de la tierra . Earth and Planetary Science Letters 134 (3-4): 515-526. doi : 10.1016/0012-821X(95)00123-T .
• Tratado de Geoquímica , 2003, Volumen 2 El Manto y el Núcleo:
  • Coeficientes de partición a alta presión y temperatura K. Righter y MJ Drake
  • Restricciones experimentales en la composición del núcleo J. Li
  • Modelo de composición para el núcleo de la Tierra WF Mc Donough., 2003
• Evidencia geoquímica de exceso de hierro en el manto debajo de Hawái Munir Humayun, Liping Qin, Marc D. Norman
• Edward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens. Allgemeine Geologie  (neopr.) . - 2009. - ISBN 978-3-8273-7335-9 . .
• Heinrich Bahlburg, Christoph Breitkreuz. Grundlagen der Geologie  (neopr.) . — Elsevier , 2004. — ISBN 3-8274-1394-X . .
• Martin Okrusch, Siegfried Matthes. Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde  (alemán) . - Springer, 2009. - ISBN 978-3-540-78200-1 .
• Jinloz R. El núcleo de la Tierra. // En el mundo de la ciencia , 1983, N° 11, p. 16-27

Enlaces

• V. E. Khain, Geodinámica moderna: logros y problemas
• Anders Schersten, isótopos Re-Os, Pt-Os y Hf-W y rastreo del núcleo en fusión del manto
• Los científicos han registrado el movimiento del núcleo de la Tierra

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