Защо вътрешността на Земята е толкова гореща, колкото е повърхността на Слънцето?

Започвайки отгоре надолу, има кора, която включва повърхността, по която ходим; след това по-надолу е мантията, предимно твърда скала; после, още по-дълбоко, външната сърцевина, направена от течно желязо; и накрая, вътрешното ядро, направено от твърдо желязо и с радиус, който е 70% от размера на Луната. Колкото по-дълбоко се спускаме, толкова по-горещо става – части от ядрото са горещи като повърхността на Слънцето.

Пътешествие до центъра на Земята

Учените по земни и планетарни науки изучават вътрешността на нашия свят. Точно както лекарят може да използва техника, наречена сонография, за да направи снимки на структурите в тялото ви с ултразвукови вълни, учените използват подобна техника, за да изобразят вътрешните структури на Земята. Но вместо ултразвук, геолозите използват сеизмични вълни – звукови вълни, причинени от земетресения.

На повърхността на Земята виждате пръст, пясък, трева и настилка, разбира се. Сеизмичните вибрации разкриват какво има под това: камъни, големи и малки. Всичко това е част от кората, която може да се стигне дълбочина от до 20 мили (30 километра); тя плава върху слоя, наречен мантия.

Горната част на мантията обикновено се движи заедно с кората. Заедно те се наричат литосфера, която е със средна дебелина около 60 мили (100 километра), въпреки че на някои места може да бъде по-дебела.

Литосферата е разделена на няколко големи блока, наречени плочи. Например Тихоокеанската плоча е под целия Тихи океан, а Северноамериканската плоча покрива по-голямата част от Северна Америка. Плочите са нещо като парчета от пъзел, които пасват грубо една до друга и покриват повърхността на Земята.

Плочите не са статични, а се движат. Понякога с най-миниатюрна част от милиметъра за период от години. Друг път има повече движение и по-внезапно. Този вид движение е това, което предизвиква земетресения и вулканични изригвания.

Нещо повече, движението на плочите е критичен и вероятно основен фактор, движещ еволюцията на живота на Земята, тъй като движещите се плочи променят околната среда и принуждават живота да се адаптира към новите условия.

Топлината е включена

Движението на плочите изисква гореща мантия. И наистина, колкото по-дълбоко навлизате в Земята, температурата се повишава.

В дъното на плочите, на около 60 мили (100 километра) дълбочина, температурата е около 2400 градуса по Фаренхайт (1300 градуса по Целзий).

Докато стигнете до границата между мантията и външното ядро, което е на 1800 мили (2900 километра) надолу, температурата е почти 5000º F (2700º C).

След това, на границата между външното и вътрешното ядро, температурата се удвоява до почти 10 800º F (над 6 000º C). Това е частта, която е гореща като повърхността на Слънцето. При тази температура почти всичко – метали, диаманти, човешки същества – сеизпарява в газ. Но тъй като ядрото е под толкова високо налягане дълбоко в планетата, желязото, от което се състои, остава течно или твърдо.

Сблъсъци в открития космос

Откъде идва цялата тази топлина?

Не е от Слънцето. Въпреки че затопля нас и всички растения и животни на земната повърхност, слънчевата светлина не може да проникне през километри от вътрешността на планетата.

Вместо това има два източника. Единият е топлината, която Земята е наследила по време на формирането си преди 4,5 милиарда години. Земята е създадена от слънчевата мъглявина – гигантски газов облак – сред безкрайни сблъсъци и сливания между парчета скали и отломки, наречени планетезимали. Този процес отнема десетки милиони години.

По време на тези сблъсъци е произведено огромно количество топлина, достатъчно да разтопи цялата Земя. Въпреки че част от тази топлина е била изгубена в космоса, останалата е заключена вътре в Земята, където голяма част от нея остава дори днес.

Другият източник на топлина: разпадането на радиоактивни изотопи, разпръснати навсякъде по Земята.

За да разберете това, първо си представете даден елемент като семейство, с изотопи като негови членове. Всеки атом на даден елемент има еднакъв брой протони, но различните изотопни братовчеди имат различен брой неутрони.

Радиоактивните изотопи не са стабилни. Те освобождават постоянен поток от енергия, който се превръща в топлина. Калий-40, торий-232, уран-235 и уран-238 са четири от радиоактивните изотопи, поддържащи вътрешността на Земята гореща.

Някои от тези имена може да ви звучат познато. Уран-235, например, се използва като гориво в атомни електроцентрали. Няма опасност Земята да остане без тези източници на топлина: въпреки че повечето от първоначалния уран-235 и калий-40 са изчерпани, има достатъчно торий-232 и уран-238 за още милиарди години.

Заедно с горещото ядро и мантията, тези освобождаващи енергия изотопи осигуряват топлината, за да задействат движението на плочите.

Няма топлина, няма движение на плочите, няма живот

Дори сега движещите се плочи продължават да променят повърхността на Земята, създавайки постоянно нови земи и нови океани в продължение на милиони и милиарди години. Плочите също влияят на атмосферата в подобни дълги времеви мащаби.

Но без вътрешната топлина на Земята плочите нямаше да се движат. Земята щеше да се охлади. Нашият свят вероятно щеше да е необитаем. Нямаше да ви има.

Помислете за това следващия път, когато усетите Земята под краката си.