Koliko je zapravo vruće u centru Zemlje i kako to znamo

Danas je Zemljino jezgro i dalje neverovatno vrela i gusta sfera duboko u unutrašnjosti naše planete. Sastoji se od tečnog spoljašnjeg jezgra, koje počinje na oko 2.900 kilometara ispod Zemljine površine i prostire se još 2.200 kilometara. Postoji i čvrsto unutrašnje jezgro, koje počinje na dubini od oko 5.150 kilometara, sa poluprečnikom od približno 1.220 kilometara.

Ali koliko je zapravo vruće Zemljino jezgro? I kako su naučnici to otkrili ako ne mogu da odu toliko duboko ispod površine?

Zahvaljujući kombinaciji različitih metoda, naučnici su procenili da je temperatura Zemljinog jezgra približno jednaka temperaturi površine Sunca – dostiže između oko 5.000 do više od 5.500 stepeni Celzijusa. Ta temperatura odnosi se na granicu između unutrašnjeg i spoljašnjeg jezgra, za koju se smatra da je najtopliji deo.

Međutim, ova temperatura nije direktno izmerena. Ona je izvedena na osnovu eksperimenata i teorija koje naučnici imaju o sastavu jezgra.

Centar Zemlje sastoji se uglavnom od gvožđa – oko 85 odsto – pomešanog sa niklom i drugim lakšim elementima. Taj materijal je u tečnom stanju u spoljašnjem jezgru, a u čvrstom unutrašnjem jezgru. Naučnici su do ovih saznanja došli kombinovanjem laboratorijskih merenja legura gvožđa pod visokim pritiscima, analizom sastava meteorita i proučavanjem načina na koji se seizmički talasi savijaju ili nestaju dok putuju kroz unutrašnjost planete.

Pošto je Zemljino spoljašnje jezgro uglavnom sačinjeno od tečnog gvožđa, temperature u tom delu moraju biti više od tačke topljenja gvožđa. Na površini planete, tačka topljenja čistog gvožđa iznosi 1.538 stepeni Celzijusa. Ali ta vrednost ne uzima u obzir „ogromne pritiske“ duboke unutrašnjosti, objasnio je za Lajv sajens, Kventin Vilijams, fizičar minerala sa Univerziteta Kalifornije u Santa Kruzu. Povećani pritisci podižu tačku topljenja gvožđa i većine drugih supstanci, što objašnjava zašto je unutrašnje jezgro veoma vrelo, ali ipak ostaje čvrsto zbog ogromnog pritiska.

Da bi odredili temperaturu topljenja gvožđa pod astronomskim pritiscima, naučnici su sproveli brojne eksperimente koji simuliraju takve uslove. U nekim istraživanjima, komad gvožđa bio je pritisnut između dva zašiljena dijamanta (takozvane ćelije sa dijamantskim nakovnjem) kako bi se stvorili visoki pritisci, dok je laser istovremeno zagrevao gvožđe na visoke temperature. U drugim eksperimentima, delovi gvožđa gađani su projektilima velike brzine ili izloženi udarnim zracima kako bi se simulirali ogromni pritisci.

Rezultati tih eksperimenata zatim su projektovani na uslove koji vladaju na granici između unutrašnjeg i spoljašnjeg jezgra, što je dovelo do procena.

„Do izvesne mere, sve što znamo o Zemljinom jezgru je obrazovana pretpostavka“, rekao je Šičun Huang, profesor geologije na Univerzitetu Sun Jat-sen u Kini, za Lajv Sajens. Mnogi procesi, poput načina na koji se unutrašnje jezgro kristališe u čvrsto stanje, i dalje su misterija.

Vruće od samog početka

Sva ta toplota ukazuje na jedinstvenu istoriju naše planete. Kada se Zemlja formirala, različiti materijali su se spajali, uključujući i gvožđe koje čini jezgro. Ta „gravitaciona potencijalna energija pretvorena je u toplotu“, objasnio je Huang.

Pored toga, naučnici smatraju da je tokom formiranja Zemlje objekat veličine Marsa udario u našu proto-planetu i da je taj sudar uneo ogromnu količinu toplote u njenu unutrašnjost. Neki naučnici takođe veruju da radioaktivni elementi, poput kalijuma, uranijuma i torijuma, doprinose unutrašnjoj toploti planete, iako je i dalje predmet rasprave da li se ti elementi zaista nalaze u dubinama Zemlje, rekao je Huang.

Vrelo jezgro takođe doprinosi sposobnosti Zemlje da podržava život. Za razliku od drugih planeta, Zemljina unutrašnjost zadržala je veliki deo svoje prvobitne, praiskonske toplote.

„Nismo baš dobri u hlađenju planete“, rekao je Vilijams, misleći na to da je Zemlja zadržala mnogo toplote od svog nastanka, za razliku od drugih kamenitih planeta u našem Sunčevom sistemu.

Zbog toga naša planeta ima pojave poput tektonskih ploča, koje pomeraju delove Zemljine kore, donose hranljive materije na površinu i stvaraju raznovrsna staništa u kojima život može da se razvija i napreduje. Delimično tečno gvozdeno jezgro takođe stvara Zemljino magnetno polje, koje štiti planetu i život na njoj od opasnih solarnih vetrova.

„Ako vam je stalo do života, trebalo bi da vas zanima unutrašnjost Zemlje“, rekao je Huang. Upravo užareno jezgro u središtu naše planete omogućava svima nama da danas preživimo tamo gde jesmo.