Apakah bumi mempunyai inti? Bagaimana kita mengetahui isi inti bumi? Sejarah penemuan inti bumi

Mengapa inti bumi tidak mendingin dan tetap memanas hingga suhu sekitar 6000°C selama 4,5 miliar tahun? Pertanyaannya sangat kompleks, dan sains tidak dapat memberikan jawaban yang 100% akurat dan dapat dipahami. Namun, ada alasan objektif untuk hal ini.

Kerahasiaan yang berlebihan

Boleh dikatakan, misteri inti bumi yang berlebihan dikaitkan dengan dua faktor. Pertama, tidak ada yang tahu pasti bagaimana, kapan dan dalam keadaan apa ia terbentuk - ini terjadi selama pembentukan proto-bumi atau sudah pada tahap awal keberadaan planet yang terbentuk - semua ini adalah misteri besar. Kedua, sangat mustahil untuk mendapatkan sampel dari inti bumi - tidak ada yang tahu pasti apa isi inti bumi. Selain itu, semua data yang kita ketahui tentang kernel dikumpulkan menggunakan metode dan model tidak langsung.

Mengapa inti bumi tetap panas?

Untuk mencoba memahami mengapa inti bumi tidak mendingin dalam waktu yang lama, pertama-tama Anda perlu memahami apa yang menyebabkan inti bumi memanas pada awalnya. Bagian dalam planet kita, seperti halnya planet lain, bersifat heterogen; lapisan-lapisan tersebut mewakili lapisan-lapisan dengan kepadatan berbeda yang berbatas jelas. Namun hal ini tidak selalu terjadi: unsur-unsur berat perlahan-lahan tenggelam, membentuk inti dalam dan luar, sedangkan unsur-unsur ringan dipaksa ke atas, membentuk mantel dan kerak bumi. Proses ini berlangsung sangat lambat dan disertai dengan pelepasan panas. Namun, ini bukanlah alasan utama terjadinya pemanasan. Seluruh massa bumi menekan pusatnya dengan kekuatan yang sangat besar, menghasilkan tekanan fenomenal sekitar 360 GPa (3,7 juta atmosfer), yang mengakibatkan peluruhan unsur radioaktif berumur panjang yang terkandung dalam inti besi-silikon-nikel. mulai terjadi, yang disertai dengan emisi panas yang sangat besar.

Sumber pemanasan tambahan adalah energi kinetik yang dihasilkan oleh gesekan antara lapisan yang berbeda (setiap lapisan berputar secara independen satu sama lain): inti dalam dengan lapisan luar dan lapisan luar dengan mantel.

Bagian dalam planet (proporsinya tidak diperhatikan). Gesekan antara tiga lapisan dalam berfungsi sebagai sumber pemanasan tambahan.

Berdasarkan penjelasan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa Bumi dan khususnya isi perutnya adalah mesin swasembada yang dapat memanaskan dirinya sendiri. Namun hal ini secara alami tidak dapat berlangsung selamanya: cadangan unsur radioaktif di dalam inti perlahan-lahan menghilang dan tidak ada lagi yang dapat mempertahankan suhu.

Ini semakin dingin!

Faktanya, proses pendinginan telah dimulai sejak lama, namun berlangsung sangat lambat - hanya sepersekian derajat per abad. Menurut perkiraan kasar, setidaknya 1 miliar tahun akan berlalu sebelum inti mendingin sepenuhnya dan reaksi kimia serta reaksi lain di dalamnya berhenti.

Jawaban singkat: Bumi, dan khususnya inti bumi, adalah mesin swasembada yang dapat memanaskan dirinya sendiri. Seluruh massa planet menekan pusatnya, menghasilkan tekanan yang luar biasa sehingga memicu proses peluruhan unsur radioaktif, yang mengakibatkan pelepasan panas.

Untuk menghitung berapa nilai tekanan di dalam bumi yang disebabkan oleh beratnya batu Dalam menyusun berbagai cangkang, perlu diketahui massa jenis batuan di semua kedalaman dan besarnya gravitasi juga di semua kedalaman hingga ke pusat.

Seperti yang telah kita lihat, kepadatan batuan meningkat seiring dengan kedalaman, meskipun tidak merata. Dari 2,5 di permukaan mencapai 3,4 pada kedalaman sekitar 100 km dan hingga 6.0 pada level 2900 km di bawah permukaan. Di sini, pada batas inti, terjadi lompatan nilai kepadatan: segera mencapai nilai 9,5 (kurang-lebih), dan kemudian tumbuh merata lagi, mencapai 12,5 di pusat inti (menurut M. S. Molodensky, 1955 ) (lihat Gambar 8).

Beras. 8. Perubahan kepadatan di dalam bumi.

Mengenai gravitasi, berikut ini yang dapat dikatakan tentangnya. Gravitasi adalah kekuatan yang digunakan Bumi untuk menarik semua benda ke arah dirinya. Di bawah pengaruh gaya ini, benda-benda yang berada dalam keadaan bebas (misalnya, di udara) jatuh ke Bumi, yaitu bergerak menuju pusat Bumi, secara bertahap mengalami percepatan, yaitu menerima “percepatan”. Besarnya “percepatan gravitasi” dapat dihitung. Di permukaan bumi, percepatan gravitasi kira-kira 9,8 m/detik 2; di kedalaman bumi mula-mula ia meningkat sedikit, mencapai maksimum di dekat permukaan inti, dan kemudian turun dengan cepat, mencapai nol di pusat bumi (Gbr. 9). Hal ini dapat dimaklumi: suatu titik yang terletak di tengah bumi ditarik oleh seluruh bagian di sekitarnya, dengan gaya yang sama di sepanjang jari-jarinya, dan pada akhirnya resultannya akan sama dengan nol.

Beras. 9. Perubahan percepatan gravitasi di dalam bumi.

Dengan adanya informasi ini, kita dapat menghitung berat kolom batuan dengan persilangan, sama dengan 1 persegi. sentimeter, dan panjangnya sama dengan jari-jari bumi atau bagiannya. Ini akan menjadi tekanan yang diberikan oleh berat batuan di atasnya pada landasan dasar (1 persegi. cm) di kedalaman bumi. Perhitungan menghasilkan angka-angka berikut: di “dasar” kerak bumi, yaitu di dasar cangkang sialik (pada kedalaman 50 km) - sekitar 13 ribu atmosfer, yaitu sekitar 13 ton per sentimeter persegi; di batas inti - sekitar 1,4 juta atmosfer; di pusat bumi - sekitar 3 juta atmosfer (Gbr. 10). Tiga juta atmosfer sama dengan sekitar tiga ribu ton per sentimeter persegi. Ini adalah jumlah yang sangat besar. Belum ada laboratorium yang berhasil mencapai tekanan seperti itu.

Beras. 10. Perubahan tekanan di dalam bumi.

Mari beralih ke suhu. Berdasarkan pengukuran di lubang bor, dan juga di tambang, ditemukan bahwa suhu meningkat seiring dengan kedalaman, meningkat sekitar 3° untuk setiap 100 meter. Tingkat pertumbuhan suhu yang sama terjadi di mana-mana, di semua benua, tetapi hanya di bagian terluar bumi, dekat permukaan bumi. Dengan bertambahnya kedalaman, besarnya “gradien panas bumi” (gradien panas bumi adalah perubahan suhu dalam derajat per sentimeter) berkurang. Perhitungan berdasarkan konduktivitas termal batuan menunjukkan bahwa gradien panas bumi yang diketahui di bagian terluar bumi hanya bertahan selama 20 tahun pertama. km; Di bawah, kenaikan suhu terasa melambat. Di dasar membran sialik suhunya tidak mungkin melebihi 900°; pada kedalaman 100 km - sekitar 1500°; selanjutnya pertumbuhannya semakin melambat. Sedangkan untuk bagian tengah bumi, khususnya inti bumi, sangat sulit untuk memberikan kepastian apapun mengenainya. Para ahli yang telah mempelajari masalah ini percaya bahwa bagian dalam bumi memanas tidak lebih dari 2–3 ribu derajat (Gbr. 11).

Beras. 11. Perubahan suhu di dalam bumi.

Mungkin menarik untuk diingat sebagai perbandingan bahwa di pusat Matahari suhunya diperkirakan mencapai 1 juta derajat, di permukaan Matahari - sekitar 6000°. Sebuah filamen bola lampu listrik yang terbakar dipanaskan hingga 3000°.

Data menarik tersedia mengenai masalah sumber panas dan rezim termal bumi. Dahulu diyakini bahwa bumi menyimpan panas “primordial” yang tersisa dari “yang diwarisi” oleh Matahari, dan perlahan-lahan kehilangannya, mendingin dan mengecil volumenya. Penemuan unsur radioaktif mengubah gagasan sebelumnya. Ternyata batuan penyusun kerak bumi mengandung unsur radioaktif yang secara spontan dan terus menerus mengeluarkan panas. Jumlah panas ini diperkirakan sekitar 6 sepersejuta kalori kecil per 1 sentimeter kubik batuan per tahun, dan untuk menutupi seluruh konsumsi panas yang dikeluarkan. permukaan bumi ke ruang kosmik, kubus dasar batuan yang sama perlu melepaskan hanya tiga per sepuluh juta kalori kecil per tahun. Dengan kata lain, tidak ada alasan untuk percaya bahwa bumi sedang mendingin. Sebaliknya, itu bisa menghangatkan. Atas dasar ini di tahun terakhir hipotesis baru telah diajukan tentang perkembangan kerak bumi dan asal mula pergerakan yang dialaminya.

Mengingat adanya suhu tinggi di perut bumi, kita berhak mengajukan pertanyaan berikut: dalam keadaan fisik (“agregat”) apa bagian-bagian dalam bumi berada? Dalam bentuk padat atau cair, atau mungkin gas?

Versi terbaru, yaitu gagasan tentang wujud gas di dalam bumi, dapat langsung ditolak. Untuk mengubah mineral penyusun bumi menjadi gas, diperlukan suhu yang jauh lebih tinggi dari yang diperbolehkan, dilihat dari data yang disajikan di atas.

Namun batuan tersebut mungkin berakhir dalam keadaan cair. Diketahui, misalnya, batuan “asam” mencair pada suhu 1000°, batuan “basa” pada suhu 1000–1200°, dan batuan “ultrabas” pada suhu 1300–1400°. Artinya sudah pada kedalaman 100–130 km batu-batu itu harus mencair. Tapi ada sangat tekanan tinggi, dan tekanan meningkatkan titik leleh. Pengaruh siapa yang lebih besar: suhu tinggi atau tekanan tinggi?

Di sini kita perlu kembali menggunakan bantuan pengamatan seismik. Gelombang longitudinal dan transversal melewati seluruh cangkang bumi dengan bebas, terletak di antara permukaan bumi dan batas inti bumi; oleh karena itu, di mana pun zat berperilaku seperti benda padat. Kesimpulan ini sejalan dengan kesimpulan para astronom dan ahli geofisika yang menunjukkan bahwa kekerasan bumi secara keseluruhan mendekati kekerasan baja. Menurut perhitungan V.F. Bonchkovsky, kekerasan bumi diperkirakan mencapai 12 · 10 11 dyne per sentimeter persegi, empat kali lipat kekerasan granit.

Dengan demikian, totalitas data modern menunjukkan bahwa semua cangkang bumi (kecuali intinya!) harus dianggap dalam keadaan padat. Keadaan cair suatu materi hanya dapat diasumsikan untuk area yang sangat kecil di ketebalan kerak bumi, yang berhubungan langsung dengan gunung berapi.

Manusia memenuhi bumi. Kami menaklukkan daratan, terbang di udara, menyelam ke kedalaman lautan. Kami bahkan mengunjungi bulan. Tapi kita belum pernah ke inti planet ini. Kami bahkan tidak dekat dengannya. Titik pusat bumi berada 6.000 kilometer di bawah, dan bahkan bagian terjauh dari inti bumi berada 3.000 kilometer di bawah kaki kita. Lubang terdalam yang kita buat di permukaan adalah ini, dan bahkan lubang tersebut masuk ke dalam bumi hanya sejauh 12,3 kilometer.

Semua peristiwa yang diketahui di Bumi terjadi di dekat permukaan. Lava yang meletus dari gunung berapi pertama kali mencair pada kedalaman beberapa ratus kilometer. Bahkan berlian, yang membutuhkan panas dan tekanan ekstrim untuk terbentuk, lahir di bebatuan yang kedalamannya tidak lebih dari 500 kilometer.

Segala sesuatu di bawah ini diselimuti misteri. Tampaknya tidak mungkin tercapai. Namun kami mengetahui banyak hal menarik tentang inti kami. Kami bahkan memiliki gambaran tentang bagaimana ia terbentuk miliaran tahun yang lalu - semuanya tanpa satu pun spesimen fisik. Bagaimana kita bisa belajar banyak tentang inti bumi?

Langkah pertama adalah memikirkan secara hati-hati mengenai massa bumi, kata Simon Redfern dari Universitas Cambridge di Inggris. Kita dapat memperkirakan massa bumi dengan mengamati pengaruh gravitasi planet terhadap benda-benda di permukaan. Ternyata massa bumi adalah 5,9 sextillion ton: itu berarti 59 diikuti dua puluh angka nol.

Namun tidak ada tanda-tanda massa seperti itu di permukaan.

“Kepadatan material di permukaan bumi jauh lebih rendah dibandingkan kepadatan rata-rata seluruh bumi, yang menunjukkan bahwa ada sesuatu yang lebih padat di luar sana,” kata Redfern. “Ini yang pertama.”

Pada dasarnya, sebagian besar massa bumi seharusnya terletak di pusat planet. Langkah selanjutnya adalah mencari tahu bahan berat apa yang terbuat dari inti tersebut. Dan hampir seluruhnya terdiri dari besi. 80% inti bumi adalah besi, namun angka pastinya masih harus dilihat.

Bukti utamanya adalah banyaknya zat besi di alam semesta sekitar kita. Ini adalah salah satu dari sepuluh unsur paling melimpah di galaksi kita dan juga banyak ditemukan di meteorit. Dengan semua ini, jumlah zat besi di permukaan bumi jauh lebih sedikit daripada yang diperkirakan. Menurut teori, ketika Bumi terbentuk 4,5 miliar tahun lalu, banyak besi yang mengalir hingga ke inti.

Sebagian besar massa terkonsentrasi di sana, yang berarti seharusnya ada besi di sana. Besi juga merupakan unsur yang relatif padat dalam kondisi normal, dan pada tekanan ekstrim di inti bumi akan semakin padat. Inti besi dapat menjelaskan seluruh massa yang hilang.

Tapi tunggu. Bagaimana setrika itu bisa sampai di sana? Besi itu entah bagaimana harus tertarik - secara harfiah - ke pusat bumi. Tapi sekarang hal ini tidak terjadi.

Sebagian besar sisa bumi terbuat dari batuan - silikat - dan besi cair sulit melewatinya. Sama seperti air membentuk tetesan di permukaan berminyak, besi terkumpul di reservoir kecil, menolak untuk menyebar dan tumpah.

Solusi yang mungkin ditemukan pada tahun 2013 oleh Wendy Mao dari Universitas Stanford dan rekan-rekannya. Mereka bertanya-tanya apa yang terjadi jika besi dan silikat mendapat tekanan kuat jauh di dalam bumi.

Dengan meremas kedua zat tersebut menggunakan berlian, para ilmuwan mampu memaksa besi cair melewati silikat. “Tekanan ini secara signifikan mengubah sifat interaksi besi dengan silikat,” kata Mao. - Pada tekanan tinggi, “jaringan leleh” terbentuk.

Hal ini mungkin menunjukkan bahwa besi secara bertahap menyelinap melalui batuan bumi selama jutaan tahun hingga mencapai inti bumi.

Pada titik ini Anda mungkin bertanya: bagaimana sebenarnya kita mengetahui ukuran kernel? Mengapa para ilmuwan percaya bahwa itu dimulai dari jarak 3000 kilometer? Hanya ada satu jawabannya: seismologi.

Ketika gempa bumi terjadi, ia mengirimkan gelombang kejut ke seluruh planet. Seismolog mencatat getaran ini. Ini seperti kita memukul satu sisi planet ini dengan palu raksasa dan mendengarkan suara di sisi lain.

“Ada gempa bumi di Chile pada tahun 1960an, yang memberikan kita sejumlah besar data,” kata Redfern. “Setiap stasiun seismik di seluruh bumi mencatat getaran gempa ini.”

Tergantung pada rute yang dilalui getaran ini, getaran tersebut melewati berbagai bagian bumi, dan hal ini memengaruhi “suara” yang dihasilkan di ujung yang lain.

Pada awal sejarah seismologi, terlihat jelas bahwa beberapa osilasi telah hilang. “Gelombang S” ini diperkirakan akan terlihat di ujung lain Bumi setelah berasal dari salah satu ujung, namun tidak terlihat. Alasannya sederhana. Gelombang S bergema melalui material padat dan tidak dapat merambat melalui cairan.

Mereka pasti menemukan sesuatu yang cair di pusat bumi. Dengan memetakan jalur gelombang S, para ilmuwan menyimpulkan bahwa pada kedalaman sekitar 3.000 kilometer, batuan menjadi cair. Hal ini juga menunjukkan bahwa seluruh inti telah cair. Namun seismolog punya kejutan lain dalam cerita ini.

Pada tahun 1930-an, seismolog Denmark Inge Lehman menemukan bahwa jenis gelombang lain, gelombang P, secara tak terduga melewati inti bumi dan terdeteksi di sisi lain planet ini. Asumsi segera menyusul bahwa inti terbagi menjadi dua lapisan. Inti "dalam", yang dimulai 5.000 kilometer di bawahnya, berbentuk padat. Hanya inti “luar” yang meleleh.

Gagasan Lehman dikonfirmasi pada tahun 1970, ketika seismograf yang lebih sensitif menunjukkan bahwa gelombang P memang merambat melalui inti dan, dalam beberapa kasus, dipantulkan pada sudut tertentu. Tidak mengherankan jika mereka berakhir di belahan bumi lain.

Bukan hanya gempa bumi yang mengirimkan gelombang kejut ke seluruh bumi. Faktanya, para seismolog berhutang banyak pada pengembangan senjata nuklir.

Ledakan nuklir juga menciptakan gelombang di darat, itulah sebabnya negara-negara meminta bantuan ahli seismologi selama pengujian senjata nuklir. Hal ini sangat penting selama Perang Dingin, sehingga seismolog seperti Lehman mendapat banyak dukungan.

Negara-negara yang bersaing saling belajar tentang kemampuan nuklir masing-masing dan, pada saat yang sama, kita belajar lebih banyak lagi tentang inti bumi. Seismologi masih digunakan untuk mendeteksi ledakan nuklir hingga saat ini.

Sekarang kita dapat membuat gambaran kasar tentang struktur bumi. Terdapat inti luar cair yang dimulai sekitar setengah jalan menuju pusat planet, dan di dalamnya terdapat inti dalam padat dengan diameter sekitar 1.220 kilometer.

Hal ini tidak membuat pertanyaan-pertanyaan menjadi berkurang, terutama pada topik inti batin. Misalnya, seberapa panaskah cuacanya? Mencari tahu hal ini tidaklah mudah, dan para ilmuwan telah lama bingung, kata Lidunka Vokadlo dari University College London di Inggris. Kita tidak bisa menaruh termometer di sana, jadi satu-satunya varian yang mungkin- ini untuk menciptakan tekanan yang dibutuhkan dalam kondisi laboratorium.

Dalam kondisi normal, besi meleleh pada suhu 1538 derajat

Pada tahun 2013, sekelompok ilmuwan Perancis menghasilkan perkiraan terbaik hingga saat ini. Mereka memberikan besi murni pada tekanan setengah dari tekanan yang ada di inti, dan melanjutkan dari sana. Titik leleh besi murni di inti kira-kira 6230 derajat. Kehadiran bahan lain mungkin sedikit menurunkan titik leleh, hingga 6000 derajat. Namun suhunya masih lebih panas dari permukaan Matahari.

Seperti halnya kentang jaket, inti bumi tetap panas karena panas yang tersisa dari pembentukan planet. Ia juga mengekstraksi panas dari gesekan yang terjadi saat material padat bergerak, serta dari peluruhan unsur radioaktif. Suhunya mendingin sekitar 100 derajat Celcius setiap miliar tahun.

Mengetahui suhu ini berguna karena mempengaruhi kecepatan perjalanan getaran melalui inti. Dan ini nyaman, karena ada yang aneh dalam getaran ini. Gelombang P merambat sangat lambat melalui inti bagian dalam—lebih lambat dibandingkan jika terbuat dari besi murni.

“Kecepatan gelombang yang diukur oleh seismolog dalam gempa bumi jauh lebih rendah daripada yang ditunjukkan oleh eksperimen atau perhitungan komputer,” kata Vokadlo. “Belum ada yang tahu mengapa ini terjadi.”

Rupanya ada bahan lain yang tercampur dengan setrika tersebut. Mungkin nikel. Namun para ilmuwan telah menghitung bagaimana gelombang seismik harus melewati paduan besi-nikel, dan tidak dapat menyesuaikan perhitungan tersebut dengan pengamatan.

Vokadlo dan rekan-rekannya kini mencari kemungkinan adanya unsur lain, seperti belerang dan silikon, mungkin ada di inti. Sejauh ini, belum ada yang mampu menemukan teori komposisi inti yang dapat memuaskan semua orang. Masalah Cinderella: sepatu itu tidak cocok untuk siapa pun. Vokadlo sedang mencoba bereksperimen dengan bahan inti di komputer. Dia berharap menemukan kombinasi material, suhu dan tekanan yang akan memperlambat gelombang seismik dalam jumlah yang tepat.

Dia mengatakan rahasianya mungkin terletak pada kenyataan bahwa inti bagian dalam hampir mencapai titik leleh. Akibatnya, sifat sebenarnya dari bahan tersebut mungkin berbeda dengan sifat zat padat sepenuhnya. Hal ini juga bisa menjelaskan mengapa gelombang seismik bergerak lebih lambat dari yang diperkirakan.

“Jika efek ini nyata, kita dapat menyelaraskan hasil fisika mineral dengan hasil seismologi,” kata Vokadlo. “Orang-orang belum bisa melakukan hal itu.”

Masih banyak misteri terkait inti bumi yang belum terpecahkan. Namun karena tidak mampu menyelam ke kedalaman yang tak terbayangkan ini, para ilmuwan berhasil mencapai prestasi dalam mencari tahu apa yang ada ribuan kilometer di bawah kita. Proses tersembunyi di bagian dalam bumi sangat penting untuk dipelajari. Bumi mempunyai medan magnet yang kuat yang dihasilkan oleh inti bumi yang sebagian cair. Gerakan konstan inti cair menimbulkan listrik di dalam planet, dan pada gilirannya, menghasilkan medan magnet yang menyebar jauh ke luar angkasa.

Medan magnet ini melindungi kita dari bahaya radiasi sinar matahari. Jika inti bumi tidak seperti sekarang ini, hal ini tidak akan terjadi Medan gaya, dan kami akan sangat menderita karenanya. Kecil kemungkinannya ada di antara kita yang dapat melihat inti tersebut dengan mata kepala sendiri, namun ada baiknya mengetahui bahwa inti tersebut ada di sana.

20321 0

Dengan menggunakan kombinasi akselerator partikel, sinar-X, laser intensitas tinggi, berlian, dan atom besi, para ilmuwan telah mampu menghitung suhu inti planet kita.

Menurut perhitungan baru, suhunya 6.000 derajat Celcius, seribu derajat lebih tinggi dari perkiraan sebelumnya.

Dengan demikian, inti planet Bumi memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan permukaan Matahari.

Data baru dapat mengarah pada pemikiran ulang atas fakta-fakta yang sebelumnya dianggap tidak dapat diubah dalam bidang pengetahuan seperti geofisika, seismologi, geodinamika, dan disiplin ilmu berorientasi planet lainnya.

Jika dilihat dari permukaan, Bumi terdiri dari kerak bumi, mantel atas yang padat, kemudian sebagian besar mantel padat, inti luar dari besi cair dan nikel, dan inti dalam dari besi padat dan nikel. Inti luar berada dalam keadaan cair karena suhu tinggi, tetapi tekanan yang lebih tinggi di inti bagian dalam mencegah batuan tersebut mencair.

Jarak permukaan bumi ke pusat bumi adalah 6371 km. Ketebalan kerak bumi 35 km, mantel 2855 km; dengan latar belakang jarak seperti itu Kola sumur ultra-dalam Kedalaman 12 km sepertinya tidak ada apa-apanya. Pada dasarnya, kita tidak tahu pasti tentang apa yang terjadi di bawah kerak bumi. Semua data kami didasarkan pada gelombang seismik dari gempa bumi yang dipantulkan lapisan yang berbeda Bumi, dan remah-remah menyedihkan yang jatuh ke permukaan dari kedalaman, seperti magma vulkanik.

Tentu saja, para ilmuwan dengan senang hati akan mengebor sumur sampai ke intinya, tetapi dengan tingkat perkembangan teknologi saat ini, tugas ini tidak mungkin dilakukan. Pengeboran sudah dua belas kilometer jauhnya Kola baiklah Saya terpaksa berhenti karena suhu di kedalaman itu 180 derajat.

Pada jarak lima belas kilometer suhu diperkirakan mencapai 300 derajat, dan pada tingkat ini rig pengeboran modern tidak akan dapat beroperasi. Terlebih lagi, saat ini belum ada teknologi yang memungkinkan dilakukannya pengeboran di dalam mantel, pada kisaran suhu 500-4000 derajat. Kita tidak boleh melupakan sisi praktisnya: tidak ada minyak di luar kerak bumi, jadi mungkin tidak ada orang yang mau berinvestasi dalam upaya menciptakan teknologi semacam itu.

Untuk menghitung suhu di inti bagian dalam, peneliti Perancis melakukan yang terbaik untuk menciptakan kembali suhu dan tekanan ultra-tinggi di inti di laboratorium. Simulasi tekanan adalah yang paling banyak tugas yang menantang: pada kedalaman ini mencapai nilai 330 gigapascal, tiga juta kali lebih tinggi dari tekanan atmosfer.

Untuk mengatasinya digunakan sel landasan berlian. Ini terdiri dari dua berlian berbentuk kerucut yang membenturkan material di kedua sisinya pada area dengan diameter kurang dari satu milimeter; dengan demikian, tekanan sebesar 200 gigapascal diberikan pada sampel besi. Setrika kemudian dipanaskan menggunakan laser dan dilakukan analisis difraksi sinar-X untuk mengamati transisi dari padat ke cair pada kondisi tersebut. Terakhir, para ilmuwan melakukan koreksi terhadap hasil yang diperoleh untuk tekanan 330 gigapascal, diperoleh suhu lapisan inti bagian dalam sebesar 5957 plus minus 500 derajat. Di dalam inti itu sendiri, ternyata lebih tinggi lagi.

Mengapa memikirkan kembali suhu inti planet ini begitu penting?

Medan magnet bumi dihasilkan secara tepat oleh inti bumi dan mempengaruhi banyak peristiwa yang terjadi di permukaan planet - misalnya, menjaga atmosfer tetap pada tempatnya. Mengetahui bahwa suhu inti bumi seribu derajat lebih tinggi dari perkiraan sebelumnya belum memberikan penerapan praktis apa pun, namun mungkin berguna di masa depan. Nilai suhu baru akan digunakan dalam model seismologi dan geofisika baru, yang di masa depan mungkin akan menghasilkan penemuan ilmiah yang serius. Pada umumnya, gambaran yang lebih lengkap dan akurat tentang dunia di sekitar kita sangat berharga bagi para ilmuwan.

Saat Anda menjatuhkan kunci Anda ke dalam aliran lava cair, ucapkan selamat tinggal padanya karena, kawan, itu adalah segalanya.
- Jack Berguna

Melihat planet asal kita, Anda akan melihat bahwa 70% permukaannya tertutup air.

Kita semua tahu mengapa hal ini terjadi: karena lautan di bumi mengapung di atas bebatuan dan tanah yang membentuk daratan. Konsep daya apung, yaitu benda dengan massa jenis lebih kecil mengapung di atas benda padat dan tenggelam di bawahnya, dapat menjelaskan lebih dari sekadar lautan.

Prinsip yang sama yang menjelaskan mengapa es mengapung di air, balon helium naik di atmosfer, dan bebatuan tenggelam di danau menjelaskan mengapa lapisan-lapisan planet bumi tersusun sebagaimana adanya.

Bagian bumi yang paling tidak padat, yaitu atmosfer, mengapung di atas air lautan yang mengapung di atasnya kerak bumi, yang terletak di atas mantel yang lebih padat, yang tidak tenggelam ke bagian terpadat bumi: kerak bumi.

Idealnya, keadaan bumi yang paling stabil adalah keadaan yang idealnya tersebar ke dalam beberapa lapisan, seperti bawang, dengan unsur-unsur terpadat di tengahnya, dan saat Anda bergerak ke luar, setiap lapisan berikutnya akan terdiri dari unsur-unsur yang kurang padat. Dan setiap gempa bumi, pada kenyataannya, menggerakkan planet ini menuju keadaan ini.

Dan ini menjelaskan struktur tidak hanya Bumi, tetapi juga seluruh planet, jika Anda ingat dari mana unsur-unsur ini berasal.

Ketika Alam Semesta masih muda—baru berumur beberapa menit—hanya hidrogen dan helium yang ada. Unsur-unsur yang semakin berat tercipta di dalam bintang-bintang, dan hanya ketika bintang-bintang ini mati barulah unsur-unsur yang lebih berat tersebut lepas ke alam semesta, sehingga memungkinkan terbentuknya bintang-bintang generasi baru.

Namun kali ini, campuran semua unsur tersebut - tidak hanya hidrogen dan helium, tetapi juga karbon, nitrogen, oksigen, silikon, magnesium, belerang, besi, dan lainnya - tidak hanya membentuk bintang, tetapi juga piringan protoplanet di sekitar bintang tersebut.

Tekanan dari dalam ke luar pada bintang yang sedang terbentuk mendorong unsur-unsur yang lebih ringan keluar, dan gravitasi menyebabkan ketidakteraturan pada piringan tersebut runtuh dan membentuk planet.

Dalam kasus Tata Surya, empat dunia bagian dalam (inner world) adalah yang terpadat dari semua planet di sistem. Merkuri terdiri dari unsur-unsur terpadat, yang tidak dapat menampung hidrogen dan helium dalam jumlah besar.

Planet lain, yang lebih masif dan lebih jauh dari Matahari (sehingga menerima lebih sedikit radiasi), mampu menahan lebih banyak unsur ultra-ringan ini - begitulah terbentuknya raksasa gas.

Di semua dunia, seperti di Bumi, rata-rata, unsur-unsur terpadat terkonsentrasi di inti, dan unsur-unsur ringan membentuk lapisan yang semakin kurang padat di sekitarnya.

Tidak mengherankan jika besi, unsur paling stabil, dan unsur terberat tercipta di dalamnya jumlah besar di batas supernova, dan merupakan elemen inti bumi yang paling umum. Namun yang mungkin mengejutkan adalah, di antara inti padat dan mantel padat terdapat lapisan cair setebal lebih dari 2.000 km: inti terluar Bumi.

Bumi mempunyai lapisan cairan tebal yang mengandung 30% massa planet! Dan kami mempelajari keberadaannya menggunakan metode yang cukup cerdik - berkat gelombang seismik yang berasal dari gempa bumi!

Dalam gempa bumi, timbul dua jenis gelombang seismik: gelombang kompresi utama, yang dikenal sebagai gelombang P, yang merambat sepanjang jalur memanjang.

dan gelombang geser kedua, yang dikenal sebagai gelombang S, mirip dengan gelombang di permukaan laut.

Stasiun seismik di seluruh dunia mampu menangkap gelombang P dan S, namun gelombang S tidak merambat melalui zat cair, dan gelombang P tidak hanya merambat melalui zat cair, namun juga dibiaskan!

Hasilnya, kita dapat memahami bahwa Bumi memiliki inti luar yang cair, di luarnya terdapat mantel padat, dan di dalamnya terdapat inti dalam yang padat! Inilah sebabnya mengapa inti bumi mengandung unsur-unsur terberat dan terpadat, dan dari sinilah kita mengetahui bahwa inti terluar merupakan lapisan cair.

Tapi kenapa inti luarnya cair? Seperti semua unsur, wujud besi, baik padat, cair, gas, atau lainnya, bergantung pada tekanan dan suhu besi.

Besi adalah elemen yang lebih kompleks daripada yang biasa Anda gunakan. Tentu saja, ia mungkin memiliki fase padat kristal yang berbeda, seperti yang ditunjukkan pada grafik, namun kami tidak tertarik pada tekanan biasa. Kita sedang turun ke inti bumi, dimana tekanannya jutaan kali lebih besar dari permukaan laut. Seperti apa diagram fasa untuk tekanan tinggi tersebut?

Keindahan sains adalah meskipun Anda tidak langsung mendapatkan jawaban atas sebuah pertanyaan, kemungkinan besar seseorang telah melakukan penelitian yang mungkin bisa memberikan jawabannya! Dalam hal ini, Ahrens, Collins dan Chen pada tahun 2001 menemukan jawaban atas pertanyaan kami.

Meskipun diagram menunjukkan tekanan raksasa hingga 120 GPa, penting untuk diingat bahwa tekanan atmosfer hanya 0,0001 GPa, sedangkan di inti dalam tekanannya mencapai 330-360 GPa. Garis padat atas menunjukkan batas antara besi leleh (atas) dan besi padat (bawah). Pernahkah Anda memperhatikan bagaimana garis padat di ujung membuat belokan tajam ke atas?

Agar besi dapat meleleh pada tekanan 330 GPa, diperlukan suhu yang sangat besar, sebanding dengan suhu di permukaan Matahari. Temperatur yang sama pada tekanan yang lebih rendah akan dengan mudah mempertahankan besi dalam keadaan cair, dan pada tekanan yang lebih tinggi - dalam keadaan padat. Apa artinya ini dalam kaitannya dengan inti bumi?

Artinya, saat bumi mendingin, suhu internalnya turun, namun tekanannya tetap tidak berubah. Artinya, selama pembentukan Bumi, kemungkinan besar, seluruh inti berbentuk cair, dan saat mendingin, inti bagian dalam bertambah! Dan dalam prosesnya, karena besi padat memiliki kepadatan lebih tinggi daripada besi cair, bumi perlahan-lahan berkontraksi, yang menyebabkan gempa bumi!

Jadi, inti bumi berbentuk cair karena cukup panas untuk melelehkan besi, namun hanya di daerah yang tekanannya cukup rendah. Seiring bertambahnya usia dan pendinginan bumi, semakin banyak inti bumi yang menjadi padat, sehingga bumi sedikit menyusut!

Jika kita ingin melihat jauh ke masa depan, kita bisa memperkirakan sifat-sifat yang sama akan muncul seperti yang diamati di Merkurius.

Merkurius, karena ukurannya yang kecil, telah mendingin dan menyusut secara signifikan, serta memiliki retakan sepanjang ratusan kilometer yang muncul karena perlunya kompresi akibat pendinginan.

Lalu mengapa bumi memiliki inti yang cair? Karena belum mendingin. Dan setiap gempa bumi merupakan pendekatan kecil Bumi menuju kondisi akhirnya, mendingin, dan sepenuhnya padat. Namun jangan khawatir, jauh sebelum momen tersebut Matahari akan meledak dan semua orang yang Anda kenal akan meninggal dalam waktu yang sangat lama.