İçeriğe atla

Dünya'nın iç çekirdeği

Vikipedi, özgür ansiklopedi
(İç çekirdek sayfasından yönlendirildi)
Dünyanın iç yapısı

İç çekirdek, yoğunluk ve ağırlık bakımından en ağır elementlerin bulunduğu bölümdür. Dünya'nın en iç bölümünü oluşturan çekirdeğin, 5120–2890 km'ler arasındaki kısmına dış çekirdek, 6371–5150 km'ler arasındaki kısmına iç çekirdek denir. İç çekirdekte bulunan demir-nikel alaşımı çok yüksek basınç ve sıcaklık etkisiyle kristal haldedir. Dış çekirdekte ise bu karışım erimiş haldedir. Ama hala insanlar ağır kürede katı ya da katıya yakın maddeler olduğuna inanıyor. Ağır küredeki her şeyin yanıp kül olabileceği kanıtlanmıştır. Fakat hala ağır küredeki her şeyi keşfedememişlerdir.

Dünya'nın çekirdeğinden doğrudan bir ölçüm ve hiçbir örnek yoktur. Dünya'nın çekirdeği hakkındaki bilgiler çoğunlukla sismik dalgaların ve Dünya'nın manyetik alanının analizinden gelir.[1] İç çekirdeğin, diğer bazı elementlerle birlikte bir demir-nikel alaşımından oluştuğuna inanılmaktadır. İç çekirdeğin yüzeyindeki sıcaklığın yaklaşık 5700 K (5430 °C veya 9806 °F) olduğu tahmin edilmektedir, bu da Güneş'in yüzeyindeki sıcaklıktır.[2]

Keşif

[değiştir | kaynağı değiştir]
Dünyanın katman kompozisyonu (CharlesC)

Dış çekirdek'in varlığı Danca seismologist Inge Lehmann tarafından 1936 yılında depremler incelenerek ortaya çıkarıldı. Sismik dalgaların iç çekirdeğin sınırını yansıttığını ve Dünya yüzeyindeki hassas sismograflarla tespit edilebileceğini gözlemledi. İç çekirdek için şu anda kabul edilen 1221 km değerinden çok uzakta olmayan 1400 km'lik bir yarıçapı olduğunu ortaya attı.[3][4][5] 1938'de B. Gutenberg ve C. Richter daha kapsamlı bir veri setini analiz ettiler ve dış çekirdeğin kalınlığını 1950 km olarak tahmin ettiler; iç çekirdek için 1230 ile 1530 km arasında bir yarıçapa tekabül etmektedir.[6]

Birkaç yıl sonra, 1940 yılında, bu iç çekirdeğin katı demirden olduğu varsayıldı.[7] 1952'de F. Birch mevcut verilerin ayrıntılı bir analizini yayınladı ve iç çekirdeğin demir olduğu sonucuna vardı.[8] İç çekirdeğin sertliği 1971'de doğrulandı.[9]

İç ve dış çekirdekler arasındaki sınıra "Lehmann süreksizliği" denir,[10]

Dziewoński ve Gilbert, büyük depremlerden kaynaklanan Dünya'nın normal titreşim modlarının ölçümlerinin sıvı bir dış çekirdekle tutarlı olduğunu belirlediler.[11] 2005 yılında, iç çekirdekten geçen kayma dalgaları tespit edildi; bu iddialar başlangıçta tartışmalıydı, ancak şimdi kabul görmektedir.[12]

Veri Kaynakları

[değiştir | kaynağı değiştir]

Sismik Dalgalar

[değiştir | kaynağı değiştir]

Bilim adamlarının iç çekirdeğin fiziksel özellikleri hakkında sahip oldukları hemen hemen tüm doğrudan ölçümler, içinden geçen sismik dalgalardır. En bilgilendirici dalgalar, Dünya yüzeyinin 30 km veya daha altında (mantonun nispeten daha homojen olduğu) derin Depremler tarafından üretilir ve dünyanın her yerinde yüzeye ulaştıklarında sismograflar tarafından kaydedilir.

Sismik dalgalar arasında "P" (birincil veya basınç) dalgaları, katı veya sıvı malzemelerden geçebilen sıkıştırma dalgaları ve sadece sert elastik katılar yoluyla yayılabilen " S " (ikincil veya kesme) kesme dalgaları bulunur. İki dalga farklı hızlara sahiptir ve aynı malzemeden geçerken farklı oranlarda sönümlenir.

Özellikle ilgi çekici olan "Pkıkp" dalgaları-yüzeye yakın başlayan, manto—çekirdek sınırını geçen, çekirdekten geçen (K) basınç dalgaları (P), iç çekirdek sınırına (ı) yansır, tekrar sıvı çekirdeği (K) çapraz, mantoya geri çapraz ve yüzeyde basınç dalgaları (P) olarak tespit edilir. Ayrıca ilgi çekici olan "PKIKP" dalgaları, yüzeyine (ı) yansıtmak yerine iç çekirdekten (I) geçen dalgalardır.Bu sinyaller, kaynaktan dedektöre giden düz bir çizgiye yakın olduğunda, yani alıcı yansıyan Pkıkp dalgaları için kaynağın hemen üstünde olduğunda ve iletilen PKIKP dalgaları için antipodal olduğunda yorumlamak daha kolaydır.[13]

S dalgaları iç çekirdeğe bu şekilde ulaşamaz veya bırakamazken, p dalgaları s dalgalarına dönüştürülebilir ve bunun tersi de eğik bir açıyla iç ve dış çekirdek arasındaki sınırı vururlar. "PKJKP" dalgaları PKIKP dalgalarına benzer, ancak iç çekirdeğe girdiklerinde S-dalgalarına dönüştürülür, içinden S dalgaları (J) olarak geçer ve iç çekirdekten çıktıklarında tekrar P dalgalarına dönüştürülür. Bu fenomen sayesinde, iç çekirdeğin dalgaları yayabileceği ve bu nedenle katı olması gerektiği bilinmektedir.

Diğer Kaynaklar

[değiştir | kaynağı değiştir]

Dünya'nın manyetik alanı. Çoğunlukla dış çekirdekteki sıvı ve elektrik akımlarından kaynaklanıyor gibi görünse de, bu akımlar katı iç çekirdeğin varlığından ve içinden akan ısıdan güçlü bir şekilde etkilenir.

Dünya'nın kütlesi, çekim alanı ve açısal ataleti iç katmanların yoğunluğundan ve boyutlarından etkilenir.

Fiziksel Özellikler

[değiştir | kaynağı değiştir]

Sismik Dalga Hızı

[değiştir | kaynağı değiştir]

Çekirdekteki s dalgalarının hızı, merkezde yaklaşık 3.7 km/s'den yüzeyde yaklaşık 3.5 km/s'ye kadar sorunsuz bir şekilde değişir. Bu, alt kabuktaki s dalgalarının hızından (yaklaşık 4,5 km/s) ve derin mantodaki hızın yarısından daha az, dış çekirdeğin hemen üstünde (yaklaşık 7.3 km/s) önemli ölçüde daha azdır.[14] Çekirdekteki P dalgalarının hızı da iç çekirdek boyunca düzgün bir şekilde değişir, merkezde yaklaşık 11.4 km/s'den yüzeyde yaklaşık 11.1 km/s'ye kadar değişiklik gösterir. Daha sonra hız, iç-dış çekirdek sınırında aniden yaklaşık 10.4 km / s'ye düşer.[15]

Boyut ve Şekil

[değiştir | kaynağı değiştir]

Sismik verilere dayanarak, iç çekirdeğin yarıçapta yaklaşık 1221 km (çapı 2442 km) olduğu tahmin edilmektedir; Dünya'nın yarıçapının yaklaşık %19'u ve Ayın yarıçapının %70'ine denk gelmektedir.Hacmi yaklaşık 7.6 milyar kübik km'dir (7.6 × 1018 m³), bu da tüm Dünya'nın hacminin yaklaşık 1/140 (%0.7) ' dir.Şeklinin, Dünya'nın yüzeyi gibi, sadece daha küresel olan bir kutupları yassılaşmış elipsoid devrimine çok yakın olduğuna inanılmaktadır: düzleşme f'nin 1/400 ile 1 / 416 arasında olduğu tahmin edilmektedir;[16]:, Dünya'nın ekseni boyunca yarıçapın ekvatordaki yarıçaptan yaklaşık 3 km daha kısa olduğu tahmin edilmektedir. Buna karşılık, Dünya'nın bir bütün olarak düzleşmesi 1 /300'e çok yakındır ve kutup yarıçapı ekvatordan 21 km daha kısadır.

Basınç ve Yerçekimi

[değiştir | kaynağı değiştir]

Dünya'nın iç çekirdeğindeki basınç, dış ve iç çekirdekler arasındaki sınırda olduğundan biraz daha yüksektir: yaklaşık 330 ila 360 gigapaskal (3,300,000 ila 3,600,000 atm) arasında değişmektedir.[17][18]

İç çekirdeğin yüzeyindeki yerçekimi ivmesi 4.3 m / s2 olarak hesaplanabilir;[19]

Yoğunluk ve Kütle

[değiştir | kaynağı değiştir]

İç çekirdeğin yoğunluğunun, merkezde yaklaşık 13.0 kg/L'den (= g/cm³ = t/m³) yüzeyde yaklaşık 12.8 kg/L'ye kadar sorunsuz bir şekilde değiştiğine inanılmaktadır. Diğer malzeme özelliklerinde olduğu gibi, yoğunluk o yüzeyde aniden düşer: iç çekirdeğin hemen üstündeki sıvının yaklaşık 12.1 kg/L'de önemli ölçüde daha az yoğun olduğuna inanılmaktadır. Dünya'nın üst 100 km'sinde ortalama yoğunluk yaklaşık 3.4 kg/l'dir.

Bu yoğunluk, tüm Dünya'nın kütlesinin 1 / 60'ı (%1.7) olan iç çekirdek için yaklaşık 10 üzeri 23 kg'lık bir kütleyi gösterir.

Sıcaklık

[değiştir | kaynağı değiştir]

İç çekirdeğin sıcaklığı, demirin iç çekirdeğin sınırında (yaklaşık 330 GPa) altında olduğu basınçta saf olmayan demirin erime sıcaklığından tahmin edilebilir. Bu hususlardan, 2002 yılında D. Alfè ve diğer bilim insanları, sıcaklığını 5,400 K (5,100 °C; 9,300 °F) ve 5,700 K (5,402 °C; 9,800 °F) arasında tahmin etmiştir. Bununla birlikte, 2013 yılında S. Anzellini ve diğer bilim insanları deneysel olarak demirin erime noktası için önemli ölçüde daha yüksek bir sıcaklık elde ettiler.[20]

Demir bu kadar yüksek sıcaklıklarda katı olabilir, çünkü erime sıcaklığı bu büyüklükteki basınçlarda önemli ölçüde artar.[21][22]

Manyetik Alan

[değiştir | kaynağı değiştir]

2010 yılında B. Buffet, sıvı dış çekirdekteki ortalama manyetik alanın, yüzeydeki maksimum mukavemetin yaklaşık 40 katı olan yaklaşık 2.5 militeslas (25 gauss) olduğunu belirledi. Ay ve Güneş'in sıvı dış çekirdekte gelgitlere neden olduğu bilinen gerçeğinden başladı, tıpkı yüzeydeki okyanuslarda olduğu gibi. Sıvının yerel manyetik alan boyunca hareketinin, ohm yasasına göre enerjiyi ısı olarak dağıtan elektrik akımları yarattığını gözlemledi. Bu dağılım, sırayla, gelgit hareketlerini nemlendirir ve Dünya'nın nutasyonunda daha önce tespit edilen anomalileri açıklar. İkinci etkinin büyüklüğünden manyetik alanı hesaplayabilir.[23] İç çekirdeğin içindeki alan muhtemelen benzer bir güce sahiptir. Dolaylı olsa da, bu ölçüm, Dünya'nın evrimi veya çekirdeğin bileşimi ile ilgili herhangi bir varsayıma önemli ölçüde bağlı değildir.

Viskozite

[değiştir | kaynağı değiştir]

Sismik dalgalar çekirdek boyunca katı gibi yayılsa da, ölçümler mükemmel bir katı malzemeyi son derece viskoz olandan ayırt edemez. Bu nedenle bazı bilim adamları, iç çekirdekte yavaş konveksiyon olup olmadığını (mantoda var olduğuna inanıldığı gibi) düşünmüşlerdir. Bu sismik çalışmalarda tespit edilen anizotropi için bir açıklama olabilir. 2009 yılında, B. Buffett iç çekirdeğin viskozitesini 10 üzeri 18 Pa·s olarak tahmin etti;[24] suyun viskozitesinin bir sekstillion katı ve pitch'in bir milyar katından fazladır..

Kompozisyon

[değiştir | kaynağı değiştir]

İç çekirdeğin bileşimi hakkında hala doğrudan bir kanıt yoktur. Bununla birlikte, Güneş Sistemi'ndeki çeşitli kimyasal elementlerin nispi yaygınlığına, gezegensel oluşum teorisine ve Dünya hacminin geri kalanının kimyası tarafından dayatılan veya ima edilen kısıtlamalara dayanarak, iç çekirdeğin öncelikle bir demirden oluştuğuna inanılmaktadır.

Bilinen basınçlarda ve çekirdeğin tahmini sıcaklıklarında, saf demirin katı olabileceği, ancak yoğunluğunun çekirdeğin bilinen yoğunluğunu yaklaşık% 3 aşacağı tahmin edilmektedir. Bu sonuç, olası nikel varlığına ek olarak, göbekte silikon, oksijen veya kükürt gibi daha hafif elementlerin varlığını ima eder.[25]  Son tahminler (2007)% 10'a kadar nikel ve% 2–3 oranında tanımlanamayan çakmak elementine izin vermektedir.

D. Alfè ve diğerlerinin hesaplamalarına göre, sıvı dış çekirdek% 8–13 oksijen içerir, ancak demir iç çekirdeği oluşturmak için kristalleştikçe oksijen çoğunlukla sıvı içinde kalır.[2]

Laboratuvar deneyleri ve sismik dalga hızlarının analizi, iç çekirdeğin, altıgen yakın paketli (hcp) yapıya sahip metalin kristalli bir formu olan iron-demirden oluştuğunu göstermektedir .Bu yapı hala az miktarda nikel ve diğer elementlerin dahil edilmesini kabul edebilir.[26]

Ayrıca, iç çekirdek yüzeye düşen donmuş parçacıkların çökelmesiyle büyürse, gözenek boşluklarında bir miktar sıvı da sıkışabilir. Bu durumda, bu artık sıvının bir kısmı, iç kısmının çoğunda hala küçük bir dereceye kadar devam edebilir.

Yapı

[değiştir | kaynağı değiştir]

Birçok bilim adamı başlangıçta iç çekirdeğin homojen bulunmasını beklemişti, çünkü aynı sürecin tüm oluşumu boyunca düzgün bir şekilde ilerlemesi gerekiyordu. Dünya'nın iç çekirdeğinin tek bir demir kristali olabileceği bile öne sürüldü.[27]

Eksen Hizalı Anizotropi

[değiştir | kaynağı değiştir]

1983 yılında G. Poupinet ve diğer bilim insanları, PKIKP dalgalarının (iç çekirdeğin içinden geçen P dalgaları) seyahat süresinin, ekvator düzlemindeki düz yollardan düz kuzey-güney yolları için yaklaşık 2 saniye daha az olduğunu gözlemlediler.[28] Dünya'nın kutuplardaki düzleşmesini (tüm Dünya için yaklaşık% 0.33, iç çekirdek için% 0.25) ve kabuk ve üst manto heterojenliklerini hesaba katarak, bu fark P dalgalarının (geniş bir aralıkta) dalga boyları) iç çekirdeğe, kuzey-güney yönünde, buna dik yönlerden yaklaşık% 1 daha hızlı geçmektedir.[29]

Bu P dalgası hız anizotropisi, sismik veriler  ve tüm Dünya'nın serbest salınımlarının incelenmesi dahil olmak üzere daha sonraki çalışmalar ile doğrulanmıştır. Bazı yazarlar% 4.8'e kadar fark için daha yüksek değerler talep etmişlerdir; ancak, 2017'de D. Frost ve B. Romanowicz, değerin% 0.5 ila% 1.5 arasında olduğunu doğruladı.[30]

Eksenel Olmayan Anizotropi

[değiştir | kaynağı değiştir]

Bazı yazarlar, en azından iç çekirdeğin bazı bölgelerinde, NS eksenine eğik veya dikey yönlerde P dalga hızının daha yüksek olduğunu iddia etmişlerdir.[31]

Anizotropinin Nedenleri

[değiştir | kaynağı değiştir]

Laboratuvar verileri ve teorik hesaplamalar, iron-demirin hcp kristallerindeki basınç dalgalarının yayılmasının bir "hızlı" eksen ve iki eşit "yavaş" eksen ile güçlü bir şekilde anizotropik olduğunu göstermektedir. Çekirdekteki kristallerin kuzey-güney yönünde hizalanması tercihi, gözlenen sismik anomaliyi açıklayabilir.[13]

Bu tür kısmi hizalanmaya neden olabilecek bir olgu, iç çekirdeğin içinde, ekvatordan kutuplara veya tersi yönde yavaş akıştır ("sürünme"). Bu akış, kristallerin akış yönüne göre kendilerini kısmen yeniden yönlendirmelerine neden olur. 1996'da S. Yoshida ve diğerleri, böyle bir akışa ekvatorda kutup enlemlerinden daha yüksek donma oranından kaynaklanabileceğini ortaya attılar. Daha sonra iç çekirdeğe bir ekvatordan direğe akış kurularak yüzeyinin izostatik dengesini eski haline getirme eğilimi vardı.[26][32]

Diğer bilim insanları, gerekli akışın iç çekirdek içindeki yavaş termal konveksiyondan kaynaklanabileceğini öne sürdü. Yukutake 1998'de bu tür konvektif hareketlerin olası olmadığını iddia etti.[33] Bununla birlikte, 2009 yılında B. Buffet, iç çekirdeğin viskozitesini tahmin etmiş ve bu tür konveksiyonun, özellikle çekirdek daha küçük olduğunda gerçekleşmiş olabileceğini bulmuştur.[23]

Öte yandan, 1997 yılında M. Bergman, anizotropinin,kristal eksenleri soğutma ısı akışının yönü ile hizalandığında demir kristallerinin daha hızlı büyüme eğiliminden kaynaklandığını öne sürmüştür. Bu nedenle, iç çekirdekten çıkan ısı akışının radyal yöne doğru eğilmesini öne sürmüştür.[34]

1998 yılında S. Karato manyetik alandaki değişikliklerin iç çekirdeği de zamanla yavaşça deforme edebileceğini öne sürdü.[35]

Birden Çok Katman

[değiştir | kaynağı değiştir]

2002 yılında M. Ishii ve A. Dziewoński, katı iç çekirdeğin çevresindeki kabuktan biraz farklı özelliklere sahip bir "en içsel iç çekirdek" (IMIC) içerdiğine dair kanıt sundular. IMIC'nin farklılıklarının ve yarıçaplarının doğası 2019'dan itibaren hala çözülmemiştir, ikincisi için teklifler 300 km ila 750 km arasında değişmektedir.[31][36][37][38]

A. Wang ve X. Song son zamanlarda yaklaşık 500 km yarıçaplı bir "iç iç çekirdek" (IIC), yaklaşık 600 km kalınlığında bir "dış iç çekirdek" (OIC) tabakası ve bir izotropik kabuk bulunan üç katmanlı bir model önermiştir. 100 km kalınlığında. Bu modelde, "daha hızlı P-dalgası" yönü, İKT'deki Dünya eksenine paralel, ancak IIC'deki o eksene dik olacaktır.Bununla birlikte, iç çekirdeğinde keskin süreksizliklerin olmaması, sadece derinlikteki özelliklerin kademeli olarak değişmesi gerektiği iddiaları ortaya atılmıştır.[30]

Yanal Varyasyon

[değiştir | kaynağı değiştir]

1997 yılında S. Tanaka ve H. Hamaguchi, sismik verilere dayanarak, iç çekirdek malzemenin anizotropisinin NS'ye yönlendirilirken, iç çekirdeğin "doğu" yarımküresinde (yaklaşık 110 ° E) daha belirgin olduğunu iddia etti.[39]

Alboussère ve diğer bilim insanları, bu asimetrinin Doğu yarımkürede erime ve Batı'da yeniden kristalleşme nedeniyle olabileceğini önerdiler.[40] C Finlay bu işlemin dünyanın manyetik alanı asimetrisini açıklayabilceğini iddia etti.[41]

Bununla birlikte, 2017'de D. Frost ve B. Romanowicz bu önceki çıkarımlara itiraz etti ve verilerin sadece zayıf bir anizotropi gösterdiğini, NS yönündeki hızın ekvatoral yönlerden sadece% 0,5 ila 1,5 daha hızlı olduğunu ve net bir belirti olmadığını iddia etti.[30]

Diğer Yapı

[değiştir | kaynağı değiştir]

Diğer araştırmacılar, iç çekirdeğin yüzeyinin özelliklerinin 1 km kadar küçük mesafelerde yer yer değiştiğini iddia ediyorlar. Bu varyasyon şaşırtıcıdır, çünkü iç çekirdek sınırı boyunca yanal sıcaklık değişimlerinin son derece küçük olduğu bilinmektedir.

Büyüme

[değiştir | kaynağı değiştir]

Dünya'nın iç çekirdeğinin, iç çekirdek ile sınırdaki sıvı dış çekirdek olarak yavaşça büyüdüğü düşünülür ve Dünya'nın iç kısmının kademeli olarak soğutulması nedeniyle (milyar yılda yaklaşık 100 santigrat derece) katılaşır.[42]

Alfé ve diğerleri tarafından yapılan hesaplamalara göre, demir iç çekirdeğe kristalleştikçe, hemen üstündeki sıvı oksijen açısından zenginleşir ve bu nedenle dış çekirdeğin geri kalanından daha az yoğundur. Bu süreç, dış çekirdeğinde, Dünya'nın manyetik alanını oluşturan akımlar için ana itici güç olduğu düşünülen konveksiyon akımları yaratır.[2]

İç çekirdeğin varlığı, dış çekirdekteki sıvının dinamik hareketlerini de etkiler ve böylece manyetik alanın düzeltilmesine yardımcı olabilir.

Dinamik

[değiştir | kaynağı değiştir]

1990'larda, sismologlar, on yıllar boyunca iç çekirdekten geçen sismik dalgaların özelliklerindeki değişiklikleri gözlemleyerek, dalgaları daha hızlı ilettiği özelliği kullanarak bu tür bir süper dönüşü tespit etme hakkında çeşitli iddialarda bulundular.1996 yılında, X. Song ve P. Richards, iç çekirdeğin mantoya göre bu "süper dönüşünü" yılda yaklaşık bir derece olarak tahmin ettiler.[43][44] 2005 yılında, bazı bilim insanları ve J. Zhang, "sismik çiftler" (Dünya'nın karşı tarafında aynı yerde meydana gelen aynı deprem istasyonuna ait kayıtların yıllar arasındaki kayıtlarını) karşılaştırdılar ve bu tahmini 0,3 ila 0,5 dereceye kadar revize ettiler.[45]

1999 yılında M. Greff-Lefftz ve H. Legros, Güneş ve Ay'ın okyanus dalgalarından sorumlu olan yerçekimi alanlarının Dünya'ya dönme eksenini ve dönüş hızının yavaşlamasını etkileyen torklar uyguladığını belirttiler.Bu torklar esas olarak kabuk ve manto tarafından hissedilir, böylece dönüş eksenleri ve hızları, dış çekirdekteki sıvının genel dönüşünden ve iç çekirdeğin dönüşünden farklı olabilir.İç çekirdekteki akımlar ve manyetik alanlar nedeniyle dinamikler karmaşıktır.Dünyanın evrimi hakkındaki bazı varsayımlarla, dış çekirdekteki sıvı hareketlerinin geçmişte birkaç kez gelgit kuvvetleri ile rezonansa gireceği sonucuna varmışlardır.Her biri 200-300 milyon yıl süren bu dönemlerde, daha güçlü sıvı hareketleri tarafından üretilen ekstra ısı, iç çekirdeğin büyümesini durdurmuş olabiliceği ortaya çıkmıştır.[46]

Yaş

[değiştir | kaynağı değiştir]

Çekirdeğin yaşı hakkındaki teoriler, mutlaka bir bütün olarak Dünya tarihi teorilerinin bir parçasıdır. Bu uzun süredir tartışılan bir konudur ve halen tartışılmaktadır. Dünya'nın soğudukça, başlangıçta tamamen sıvı bir çekirdekten oluştuğuna inanılmaktadır. Bununla birlikte, bu sürecin başladığı zaman hakkında hala kesin bir kanıt yoktur.[1]

İç çekirdeğin yaşını çıkarmak için iki ana yaklaşım kullanılmıştır: Dünya'nın soğutmasının termodinamik modellenmesi ve paleomanyetik kanıtların analizi. Bu yöntemlerle elde edilen tahminler hala 0.5 ila 2 milyar yıllık geniş bir aralıkta değişmektedir.

Termodinamik Kanıtlar

[değiştir | kaynağı değiştir]

İç çekirdeğin yaşını tahmin etmenin yollarından biri, çekirdek-manto sınırındaki (SPK) ısı akısı için minimum bir değerle kısıtlanan Dünya'nın soğutmasını modellemektir. Bu tahmin, Dünya'nın manyetik alanının esas olarak çekirdeğin sıvı kısmındaki konveksiyon akımları ve bu akımları sürdürmek için minimum bir ısı akısının gerekli olduğu gerçeğine dayanan hakim teoriye dayanmaktadır. Günümüzde SPK'daki ısı akısı, Dünya yüzeyindeki ölçülen ısı akısı ve ölçülen manto konveksiyon oranı ile ilişkili olduğu için güvenilir bir şekilde tahmin edilebilir.[47][48]

2001 yılında, S. Labrosse ve diğer bilim insanları, çekirdekte radyoaktif element olmadığını varsayarsak, iç çekirdeğin yaşı için 1 - 0.5 milyar yıl arası tahmininde bulundular. 2003 yılında aynı grup, eğer çekirdek makul miktarda radyoaktif element içeriyorsa, iç çekirdeğin yaşının birkaç yüz milyon yıl olabileceği sonucuna vardı.[49]

2012 yılında, M. Pozzo ve diğerleri tarafından yapılan teorik hesaplamalar, demir ve diğer varsayımsal çekirdek malzemelerin, orada beklenen yüksek basınç ve sıcaklıklarda elektriksel iletkenliğinin, önceki araştırmalarda varsayıldığından iki veya üç kat daha yüksek olduğunu göstermiştir.[50] Bu tahminler Gomi ve diğer bilim insanları tarafından ölçümleri ile, 2013 yılında doğrulanmıştır.[51] Elektriksel iletkenlik için daha yüksek değerler, ısıl iletkenlik tahminlerinin 90 W / m / K olarak artmasına neden olmuştur; bu da yaş tahminlerini 700 milyon yıldan daha düşük bir seviyeye indirmiştir.[52][53]

Bununla birlikte, 2016 yılında Konôpková ve diğer bilim insanları, iç demirin koşullarında katı demirin termal iletkenliğini doğrudan ölçtüler ve çok daha düşük bir değer elde ettiler, 18-44 W / m / K. Bu değerlerle, iç çekirdeğin yaşı için paleomanyetik kanıtlarla uyumlu 4.2 milyar yıllık bir üst sınır elde ettiler.[54]

2014 yılında Driscoll ve Bercovici, 40'lık çürüme ile 3 TW radyojenik ısıtmayı çağırarak manto termal felaketini ve yeni çekirdek paradoksunu önleyen Dünya'nın termal bir tarihini yayınladılar. Çekirdekteki bu kadar yüksek K bolluğu deneysel bölümleme çalışmaları ile desteklenmemektedir, bu nedenle böyle bir termal tarih oldukça tartışmalıdır.

Paleomanyetik Kanıt

[değiştir | kaynağı değiştir]

Dünya'nın yaşını tahmin etmenin bir başka yolu, çeşitli zamanlarda oluşan kayalarda ("paleomanyetik kayıt") sıkıştığı gibi, tarihi boyunca Dünya'nın manyetik alanındaki değişiklikleri analiz etmektir. Katı iç çekirdeğin varlığı veya yokluğu, çekirdekte manyetik alanda fark edilebilir değişikliklere yol açabilecek çok farklı dinamik işlemlere yol açabilir.[55]

2011 yılında Smirnov ve diğer bilim insanları Neoarşean'da (2.8 ila 2.5 milyar yıl önce) ve Proterozoik'te (2.5 ila 0.541 milyar) oluşan büyük bir kaya örneğinde paleomanyetizma analizi yayınladılar.Bu dönemde dinamo etkisinin çekirdeğe daha derin bir şekilde oturduğunun kanıtı olarak yorumlanırken, daha sonraki dönemde çekirdek-manto sınırına yakın akımlar önem kazandı. Ayrıca, değişikliğin 3.5 ila 2 milyar yıl önce katı iç çekirdeğin büyümesinden kaynaklandığını iddia ettiler.[56]

2015 yılında, Biggin ve diğer bilim insanları, kapsamlı ve özenle seçilmiş bir dizi Precambrian örneğinin analizini yayınladılar ve 1–1,5 milyar yıl önce Dünya'nın manyetik alan gücünde ve varyansında belirgin bir artış gözlemlediler. Bu değişiklik, yeterli sağlam ölçümlerin olmaması nedeniyle daha önce fark edilmemişti. Değişimin Dünya'nın katı iç çekirdeğinin doğmasından kaynaklanabileceğini söylediler. Yaş tahminlerinden, dış çekirdeğin termal iletkenliği için, Dünya'nın termal evriminin daha basit modellerine izin veren oldukça mütevazı bir değer elde ettiler.[57] 2019'da Bono ve diğer bilim insanları tarafından yayınlanan Ediacaran döneminden (yaklaşık 565 milyon yıl önce oluşan) kaya örneklerinin analizi, o sırada Driscoll'un tahminlerine destek sağlayan alışılmadık derecede düşük yoğunluk ve jeomanyetik alan için iki farklı yön ortaya koydu. O zaman zarfında manyetik alan tersine çevrilmesinin yüksek frekansına dair diğer kanıtlar göz önüne alındığında, bu anormalliklerin, iç çekirdeğin oluşumunun başlamasından kaynaklanabileceğini ve bunun daha sonra 0,5 milyar yaşında olacağını tahmin ediyorlar.[58] P. Driscoll'un Haberler ve Görüşleri, Bono sonuçlarını takiben alanın durumunu özetlemektedir.[59]

Ayrıca bakabilecekleriniz

[değiştir | kaynağı değiştir]


Kaynakça

[değiştir | kaynağı değiştir]
  1. ^ a b Allègre, Claude J .; Manhès, Gérard; Göpel, Christa (Nisan 1995). "Dünyanın yaşı". Geochimica ve Cosmochimica Açta . 59 (8): 1445-1456
  2. ^ a b c Alfè, D .; Gillan, MJ; Fiyat, GD (2007). "Dünya çekirdeğinin sıcaklığı ve bileşimi". Çağdaş Fizik . 48 (2): 63-80. doi : 10.1080 / 00107510701529653
  3. ^ Inge Lehmann (1936): "P". Yayınlar du Bureau Central séisismologique international, Série A: Travaux bilim adamları, fascicule 14, sayfa 87-115
  4. ^ Lehmann, Inge (1987). "Eski günlerde sismoloji". Eos, İşlemler Amerikan Jeofizik Birliği . 68 (3): 33-35. doi : 10.1029 / EO068i003p00033-02
  5. ^ Bruce A. Bolt ve Erik Hjortenberg (1994): " Anıt makalesi: Inge Lehmann (1888-1993) ". Amerika Sismoloji Derneği Bülteni, ölüm ilanı, cilt 84, sayı 1, sayfa 229-233
  6. ^ Richter, Gutenberg CF (1938). "P ′ ve Dünya'nın Çekirdeği". Kraliyet Astronomi Derneği Aylık Bildirimlerine Jeofizik Takviyeler . 4 (5): 363-372. doi : 10.1111 / j.1365-246X.1938.tb01761.x
  7. ^ Hussey, John (2014-07-31). Sonsuzluğa Patlama ve Betwixt: Kozmos . John Hussey
  8. ^ Huş Francis (1952). "Esneklik ve Dünya'nın iç yapısı". Jeofizik Araştırmaları Dergisi . 57(2): 227-286. doi : 10.1029 / JZ057i002p00227
  9. ^ Lee, William HK; Kanamori, Hiroo; Jennings, Paul C .; Kisslinger, Carl, eds. (2002). Uluslararası Deprem ve Mühendislik Sismolojisi El Kitabı; bölüm A . Akademik Basın. s. 926. ISBN 978-0-12-440652-0
  10. ^ Robert E Krebs (2003). Yer biliminin temelleri . Greenwood Yayıncılık Şirketi. ISBN 978-0-313-31930-3.
  11. ^ AM Dziewoński; F. Gilbert (1971-12-24). "Dünyanın İç Çekirdeğinin Sağlamlığı Normal Mod Gözlemlerinden Çıkarılmıştır". Doğa . 234 (5330): 465-466. Bibcode : 1971Natur.234..465D . doi : 10.1038 / 234465a0
  12. ^ Robert Roy Britt (2005-04-14). "Son olarak, Dünya'nın Çekirdeğine Katı Bir Bakış" . Erişim tarihi: 2007-05-22
  13. ^ a b Romanowicz, Barbara; Cao, Aimin; Godwal, Budhiram; Wenk, Rudy; Ventosa, Sergi; Jeanloz, Raymond (2016). "Seismic anisotropy in the Earth's innermost inner core: Testing structural models against mineral physics predictions". Geophysical Research Letters. 43: 93–100. doi:10.1002/2015GL066734.
  14. ^ Alfa, D.; Gillan, M. J.; Fiyat, G. D. (2007). "Dünya'nın çekirdeğinin sıcaklığı ve bileşimi". Çağdaş Fizik. 48 (2): 63–80. doı: 10.1080 / 00107510701529653.
  15. ^ Alfè, D.; Gillan, M. J.; Price, G. D. (2007). "Temperature and composition of the Earth's core". Contemporary Physics. 48 (2): 63–80. doi:10.1080/00107510701529653.
  16. ^ Denis, C.; Kayıt, Y.; Amalvict, M.; Arzu, C.; Denis, A. İbrahim; Munhoven, G. (1997). "Hidrostatik düzleştirme, çekirdek yapısı ve iç çekirdeğin translasyonel modu". Dünya ve Gezegensel iç mekanların fiziği. 99 (3–4): 195–206. doı: 10.1016 / S0031-9201 (96)03219-0.
  17. ^ Davut. R. Lide, ed. (2006–2007). Kimya ve Fizik CRC El Kitabı (87.). pp. j14-13. 2017-07-24 tarihinde orijinalden arşivlendi. Alındı 2006-12-04.
  18. ^ Dziewoński, Adam M.; Anderson, Don L. (1981). "Ön referans Dünya modeli". Dünya ve Gezegensel iç mekanların fiziği. 25 (4): 297–356. Bibcode: 1981PEPİ...25..297D. doi: 10.1016 / 0031-9201(81)90046-7.
  19. ^ Souriau, Annie; Souriau, Mart (1989). "Kritik Pkıkp ve PcP verilerinden iç çekirdek sınırında eliptiklik ve yoğunluk". Jeofizik Dergisi Uluslararası. 98 (1): 39–54. doı: 10.1111 / j. 1365-246X. 1989.tb05512.x.
  20. ^ S. Anzellini; A. Dewaele; M. Mezouar; P. Loubeyre Ve G. Morard (2013). "Hızlı X-ışını Kırınımına dayanan Dünya'nın iç çekirdek sınırında demirin erimesi". Bilim. 340 (6136): 464–466. Bibcode: 2013 Scı...340..464A. doi: 10.1126 / bilim.1233514. PMID 23620049.
  21. ^ Anneli Aitta (2006-12-01). "Trikritik bir noktaya sahip demir erime eğrisi". İstatistik Mekaniği Dergisi: teori ve deney. 2006 (12): 12015–12030. arXiv: cond-mat / 0701283. Bibcode: 2006JSMTE..12..015A. 10.1088/1742-5468/2006/12/ P12015.
  22. ^ Anneli Aitta (2008-07-01). "Dünya'nın çekirdeğindeki hafif madde: trikritik fenomenleri kullanarak kimliği, miktarı ve sıcaklığı". arxıv: 0807.0187
  23. ^ a b Buffett, Bruce A. (2010). "Gelgit dağılımı ve Dünya'nın iç manyetik alanının gücü". Doğa. 468: 952–954. doı: 10.1038 / nature09643. PMID 21164483.
  24. ^ Buffett, Bruce A. (2009). "İç çekirdekte konveksiyonun başlangıcı ve oryantasyonu". Jeofizik Dergisi Uluslararası. 179 (2): 711–719. doı: 10.1111 / j. 1365-246X. 2009. 04311.x.
  25. ^ Stixrude, Lars; Wasserman, Evgeny; Cohen, Ronald E. (1997-11-10). "Dünya'nın iç çekirdeğinin bileşimi ve sıcaklığı". Jeofizik Araştırmaları Dergisi: Katı Toprak . 102 (B11): 24729–24739. Ürün kodu : 1997JGR ... 10224729S . doi : 10.1029 / 97JB02125 . ISSN  2156-2202 .
  26. ^ a b Lincot, A .; Ph; Deguen, R .; Merkel, S. (2016). "Hcp alaşımı plastisitesinin neden olduğu küresel iç çekirdek anizotropinin multiskalemodeli". Jeofizik Araştırma Mektupları . 43 : 1084-1091. doi : 10.1002 / 2015GL067019
  27. ^ Geniş, William J. (1995-04-04). "Dünyanın çekirdeği demirden yapılmış devasa bir kristal olabilir" . NY Times . ISSN  0362-4331 . Erişim tarihi: 2010-12-21
  28. ^ Poupinet, G .; Pillet, R .; Souriau, A. (15 Eylül 1983). "Dünya'nın çekirdeğinin olası heterojenliği PKIKP seyahat sürelerinden düştü". Doğa . 305 (5931): 204-206. Bibcode : 1983Natur.305..204P . doi : 10.1038 / 305204a0 . ISSN  0028-0836
  29. ^ Morelli, Andrea; Dziewoński, Adam M .; Woodhouse, John H. (1986). "İç çekirdeğin anizotropisi, PKIKP seyahat sürelerinden çıkarıldı". Jeofizik Araştırma Mektupları . 13 (13): 1545–1548. doi : 10.1029 / GL013i013p01545
  30. ^ a b c Frost, Daniel A .; Romanowicz, Barbara (2017). Msgstr " P'P ' nin dizi gözlemlerini kullanarak iç çekirdek anizotropide kısıtlamalar ". Jeofizik Araştırma Mektupları . 44 : 10878-10886. doi : 10.1002 / 2017GL075049 .
  31. ^ a b Daniel, A.Frost; Romanowicz, Barbara (2019). "Derin iç çekirdekteki anizotropinin hızlı ve yavaş yönlerinin oryantasyonunda". Yeryüzü Fiziği ve Gezegensel İç Mekanlar . 286: 101–110. doi : 10.1016 / j.pepi.2018.11.006
  32. ^ SI Yoshida; I. Sumita ve M. Kumazawa (1996). "İç çekirdeğin büyüme modeli dış çekirdek dinamikleri ve sonuçta ortaya çıkan elastik anizotropi ile birleşti". Jeofizik Araştırmaları Dergisi: Katı Toprak . 101 (B12): 28085-28103
  33. ^ Yukutake (1998). "Dünya'nın katı iç çekirdeğindeki termal konveksiyonun imkansızlığı". Phys. Dünya gezegeni. Inter . 108 (1): 1-13. Ürün kodu : 1998PEPI..108 .... 1Y . doi : 10.1016 / S0031-9201 (98) 00097
  34. ^ Bergman, Michael I. (1997). " " Katılaşma dokuları ve Dünya'nın iç çekirdeği üzerindeki etkileri nedeniyle elektrik anizotropi ölçümleri. Doğa . 389 : 60-63. doi : 10.1038 / 37962
  35. ^ SI Karato (1999). "Maxwell'in neden olduğu akıştan kaynaklanan Dünya'nın iç çekirdeğinin sismik anizotropisi". Doğa . 402 (6764): 871-873. Bibcode : 1999Natur.402..871K . doi : 10.1038 / 47235
  36. ^ Ishii, Miaki; Dziewoński, Adam M. (2002). "Dünyanın en iç iç çekirdeği: Yaklaşık 300 km yarıçapında anizotropik davranışta bir değişiklik olduğuna dair kanıt". Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri . 99 (22): 14026-14030'da açıklanmaktadır. doi : 10.1073 / pnas.172508499
  37. ^ Cao, A .; Romanowicz, B. (2007). "En geniş iç çekirdek modellerinin geniş bantlı PKIKP seyahat süresi kalıntılarını kullanarak testi". Jeofizik Araştırma Mektupları . 34 : L08303. doi: 10.1029 / 2007GL029384
  38. ^ Kazuro Hirahara; Toshiki Ohtaki ve Yasuhiro Yoshida (1994). "İç çekirdek-dış çekirdek sınırına yakın sismik yapı". Kurultayı. Res. Lett . 51 (16): 157-160. Bibcode : 1994GeoRL..21..157K . doi : 10.1029 / 93GL03289
  39. ^ Tanaka, Satoru; Hamaguchi, Hiroyuki (1997). "PKP (BC) –PKP (DF) sürelerinden iç çekirdekteki anizotropinin derece heterojenliği ve hemisferik değişimi". Jeofizik Araştırmaları Dergisi: Katı Toprak . 102 (B2): 2925-2938. doi : 10.1029 / 96JB03187
  40. ^ Alboussière, T .; Deguen, R .; Melzani, M. (2010). "Konvektif çeviri sayesinde dünyanın iç çekirdeğinin üzerinde erimeye bağlı tabakalaşma". Doğa . 466 (7307): 744-747. arXiv : 1201.1201 . Bibcode : 2010 Natur.466..744A . doi : 10.1038 / nature09257 . PMID  20686572
  41. ^ Finlay, Christopher C. (2012). "Temel süreçler: Dünya'nın eksantrik manyetik alanı" . Doğa Jeobilimi . 5 (8): 523-524. Bibcode : 2012 Doğa ... 5..523F . doi : 10.1038 / ngeo1516
  42. ^ JA Jacobs (1953). "Dünyanın iç çekirdeği". Doğa . 172 (4372): 297-298. Ürün kodu : 1953 Natur.172..297J . doi : 10.1038 / 172297a0
  43. ^ Şarkı, Xiaodong; Richards, Paul G. (1996). "Dünyanın iç çekirdeğinin diferansiyel dönüşü için sismolojik kanıtlar". Doğa . 382 : 221-224. doi : 10.1038 / 382221a0
  44. ^ R. Monasterski (1996-07-20). "Dünya'nın Çekirdeğine Yeni Bir Döngü Eklemek" . Bilim Haberleri . 150 (3): 36. doi : 10.2307 / 3980339 . JSTOR  3980339? Seq = 1
  45. ^ Zhang1, Jian; Song, Xiaodong; Li, Yingchun; Richards, Paul G .; Sun, Xinlei; Waldhauser, Felix (2005). Msgstr "Deprem Dalga Biçimi Çiftleri ile Onaylanan İç Çekirdek Diferansiyel Hareket". Bilim . 309 (5739): 1357-1360. doi : 10.1126 / science.1113193 . PMID  16123296
  46. ^ Greff-Lefftz, Marianne; Legros, Hilaire (1999). "Temel Dönme Dinamiği ve Jeolojik Olaylar". Bilim . 286 (5445): 1707-1709. doi : 10.1126 / science.286.5445.1707
  47. ^ Labrosse, Stéphane; Poirier, Jean-Paul; Le Mouël, Jean-Louis (2001). "İç çekirdeğin yaşı". Dünya ve Gezegensel Bilim Mektupları . 190 (3-4): 111-123. Bibcode : 2001E ve PSL.190..111L . doi : 10.1016 / S0012-821X (01) 00387-9 . ISSN  0012-821X
  48. ^ Mollett, S. (Mart 1984). "Dünyanın soğutulmasında termal ve manyetik kısıtlamalar". Uluslararası Jeofizik Dergisi . 76 (3): 653-666'da tarif edilmektedir. doi : 10.1111 / j.1365-246x.1984.tb01914.x . ISSN  0956-540X
  49. ^ Labrosse, Stéphane (Kasım 2003). "Dünya'nın çekirdeğinin termal ve manyetik evrimi". Yeryüzü Fiziği ve Gezegensel İç Mekanlar . 140 (1-3): 127-143. doi : 10.1016 / j.pepi.2003.07.006 . ISSN  0031-9201
  50. ^ Pozzo, Monica; Davies, Chris; Gubbins, David; Alfè, Dario (2012-04-11). "Demirin Dünya'nın temel koşullarında termal ve elektriksel iletkenliği". Doğa . 485 (7398): 355-358. arXiv : 1203.4970 . doi : 10.1038 / nature11031 . PMID  22495307
  51. ^ Gomi, Hitoshi; Ohta, Kenji; Hirose, Kei; Labrosse, Stéphane; Karakas, Razvan; Verstraete, Matthieu J .; Hernlund, John W. (2013-11-01). "Demirin yüksek iletkenliği ve Dünya'nın çekirdeğinin termal evrimi". Yeryüzü Fiziği ve Gezegensel İç Mekanlar . 224 : 88-103. doi : 10.1016 / j.pepi.2013.07.010
  52. ^ Labrosse, Stéphane (Ekim 2015). "Yüksek ısı iletkenliğine sahip çekirdeğin termal gelişimi" (PDF) . Yeryüzü Fiziği ve Gezegensel İç Mekanlar . 247 : 36-55. doi : 10.1016 / j.pepi.2015.02.002 . ISSN  0031-9201
  53. ^ Ohta, Kenji; Kuveyt, Yasuhiro; Hirose, Kei; Shimizu, Katsuya; Ohishi, Yasuo (Haziran 2016). "Dünya'nın temel koşullarında demirin elektriksel direncinin deneysel olarak belirlenmesi". Doğa . 534 (7605): 95-98. doi : 10.1038 / nature17957 . PMID  27251282
  54. ^ Konôpková, Zuzana; McWilliams, R. Stewart; Gómez-Pérez, Natalia; Goncharov, Alexander F. (Haziran 2016). "Gezegensel çekirdek koşullarında katı demirde ısı iletkenliğinin doğrudan ölçümü" (PDF) . Doğa . 534 (7605): 99-101. doi : 10.1038 / nature18009 . hdl : 20.500.11820 / 6bcaba52-029c-4bf2-9271-5892b1f4e00d . PMID  27251283
  55. ^ Aubert, Julien; Tarduno, John A .; Johnson, Catherine L. (2010), "Dünya'nın Manyetik Alanının Uzun Dönemli Evriminin Gözlemleri ve Modelleri", Karasal Manyetizma, Springer New York, s.333–370, ISBN 9781441979544
  56. ^ Smirnov, Aleksey V .; Tarduno, John A .; Evans, David AD (Ağustos 2011). "Yaklaşık 2 milyar yıl önce gelişen çekirdek koşullar paleoseküler varyasyon tarafından tespit edildi". Yeryüzü Fiziği ve Gezegensel İç Mekanlar . 187 (3-4): 225-231. doi : 10.1016 / j.pepi.2011.05.003
  57. ^ Biggin, AJ; Piispa, EJ; Pesonen, LJ; Holme, R .; Paterson, GA; Veikkolainen, T .; Tauxe, L. (Ekim 2015). "Paleomanyetik alan şiddeti varyasyonları Mezoproterozoik iç çekirdek çekirdeklenmesini göstermektedir". Doğa . 526 (7572): 245-248. doi : 10.1038 / nature15523
  58. ^ Bono, Richard K .; Tarduno, John A .; Nimmo, Francis; Cottrell, Rory D. (2019-01-28). "Genç iç çekirdek Ediacaran ultra düşük jeomanyetik alan yoğunluğundan çıkarıldı". Doğa Jeobilimi . 12 (2): 143-147. doi : 10.1038 / s41561-018-0288-0
  59. ^ Driscoll, Peter E. (2019-01-28). "Geodynamo Şarj Edildi". Doğa Jeobilimi . 12 (2): 83-84. doi : 10.1038 / s41561-019-0301-2 .
"https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=Dünya%27nın_iç_çekirdeği&oldid=33328616" sayfasından alınmıştır