Vés al contingut

Nucli de la Terra

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Esquema de la Terra, del nucli intern a l'exosfera. Parcialment a escala

El nucli terrestre és una esfera principalment sòlida d'uns 1.220 km de radi situada al centre de la Terra. Anteriorment s'anomenava Nife per la seva riquesa en níquel i ferro.

El nucli extern de la Terra és una capa fluida a uns 2,260 km (1,400 mi) d'alçada (és a dir, distància des del punt més alt fins al punt més baix a la vora del nucli intern) [36% del radi de la Terra, 15,6% del volum] i compost principalment de ferro i níquel que es troba per sobre del nucli intern sòlid de la Terra i per sota del seu mantell.[1] El seu límit exterior es troba 2.890 km sota la superfície de la Terra. La transició entre el nucli intern i el nucli extern es troba aproximadament a 5.150 km sota la superfície de la Terra. El nucli intern de la Terra és la capa geològica més interna del planeta Terra. És principalment una bola sòlida amb un radi d'uns 1.200 km, que és aproximadament el 19% del radi de la Terra [0,7% del volum] o el 70% del radi de la Lluna.[2][3]

Descobriment

[modifica]

L'existència d'un nucli intern sòlid diferenciat del nucli exterior líquid va ser descoberta el 1936 per la sismòloga danesa Inge Lehmann i està compost principalment de ferro i una mica de níquel. El va descobrir a través d'observacions d'ones sísmiques generades per terratrèmols, que es reflecteixen parcialment del seu límit i poden detectar-se amb uns instruments molt sensibles anomenats sismògrafs. Ja se sabia que el nucli exterior era líquid, ja que no pot transmetre ones elàstiques, car el nucli exterior només deixa passar les ones sòniques. Fou difícil establir la solidesa del nucli interior terrestre, ja que les ones elàstiques que se suposa que passen a través d'ell són molt febles i difícils de detectar. Dziewonski i Gilbert demostraren la consistència d'aquesta hipòtesi observant els modes normals de vibració de la Terra causats pels grans terratrèmols. Recentment, la suposada detecció d'ones elàstiques transmeses pel nucli interior, anomenades PKJKP, foren el centre d'una controvèrsia, però estan sent acceptades com a prova de la liquiditat del nucli interior.

L'evidència experimental de vegades ha estat inconsistent amb els models cristal·lins actuals del nucli.[4] Altres estudis experimentals mostren una discrepància sota alta pressió: estudis d'enclusa de diamant (estàtics) a pressions del nucli donen temperatures de fusió que són aproximadament de 2000 K per sota dels estudis de làser de xoc (dinàmic).[5][6] Els estudis amb làser creen plasma,[5] i els resultats suggereixen que les condicions del nucli intern que restringeixen dependran de si el nucli intern és un sòlid o un plasma amb la densitat d'un sòlid. Aquesta és una àrea de recerca activa.

Composició

[modifica]

En les primeres etapes de la formació de la Terra, fa uns 4.600 milions d'anys, la fusió hauria provocat que les substàncies més denses s'enfonsessin cap al centre en un procés anomenat diferenciació planetària, mentre que els materials menys densos haurien migrat a l'escorça. Per tant, es creu que el nucli està compost en gran part de ferro (80%), juntament amb níquel i un o més elements lleugers, mentre que altres elements densos, com el plom i l'urani, són massa rars per ser significatius o tendeixen a unir-se a elements més lleugers i, per tant, romanen a l'escorça (vegeu materials fèlsics). Alguns han argumentat que el nucli intern pot tenir la forma d'un sol cristall de ferro.[7][8]

En condicions de laboratori, una mostra d'aliatge de ferro-níquel es va sotmetre a la pressió d'un nucli subjectant-la en un cargol entre dues puntes de diamant (cel·la de l'enclusa de diamant) i després escalfant-la a aproximadament 4000 K. La mostra es va observar amb raigs X i va recolzar fermament la teoria que el nucli intern de la Terra estava format per cristalls gegants que s'estenen de nord a sud.[9][10]

Basant-se en l'abundància relativa dels elements químics al sistema solar, les seves propietats físiques, i altres limitacions químiques que concerneixen la resta del volum de la Terra, es creu que el nucli interior està compost principalment d'un aliatge de níquel i ferro, amb quantitats molt petites d'altres elements desconeguts.[11][12] Com que és menys dens que el ferro pur, Francis Birch calculà que el nucli exterior conté aproximadament un 10% d'una mescla d'elements menys pesants, tot i que es creu que aquests són menys abundants al nucli interior. Només es troben aquests elements químics perquè són els que aguanten més la calor.

El nucli conté un 90% de tot el sofre de la Terra.[13]

Condicions

[modifica]

Es pot estimar la temperatura del nucli interior de la Terra mitjançant les limitacions experimentals i teòriques de la temperatura de fusió del ferro impur a la pressió del límit del nucli interior (uns 330 GPa), donant una estimació d'uns 6.000 graus Celsius.[14] La pressió al nucli interior de la Terra varia entre 330 i 360 GPa (més de 3.000.000 atmosferes), i el ferro només continua sent sòlid a temperatures tan altes perquè la seva temperatura de fusió s'incrementa enormement a pressions tan altes.

Història

[modifica]

J.A. Jacobs fou el primer a suggerir que el nucli interior s'està solidificant i creixent a expenses del nucli exterior degut al refredament gradual de l'interior de la Terra (uns 100 graus cada mil milions d'anys). Abans de la seva formació, la totalitat del nucli interior era líquid fos, i es creu que l'edat del nucli interior és d'entre dos i quatre mil milions d'anys. Com que és menys antic que la Terra (4.500 milions d'anys), el nucli interior no pot ser un tret primordial heretat durant la formació del sistema solar.

Dinàmica

[modifica]

No se sap gaire sobre el procés de creixement del nucli interior terrestre. Com que es refreda lentament, molts creien que el nucli interior seria molt homogeni i pur. Es va arribar a suggerir que el nucli interior de la Terra podria ésser un únic cristall de ferro, però això no és compatible amb l'alt grau d'heterogeneïtat observat al nucli interior.[15][16]

Els sismòlegs han revelat que el nucli interior és bastant heterogeni i té unes grans estructures tals que les ones sísmiques el travessen més ràpidament en algunes direccions que en altres. La superfície del nucli interior mostra variacions ràpides en propietats a escales de com a mínim un quilòmetre. Això és confús, ja que se sap que les variacions laterals de temperatura al llarg del límit del nucli interior són extremament petites (aquesta conclusió està confirmada per observacions dels camps magnètics. La força mitjana del camp magnètic al nucli extern de la Terra s'estima en 25 Gauss (2.5 mT), 50 vegades més forta que el camp magnètic a la superfície.[17][18]

Com que el nucli interior no està rígidament connectat al mantell sòlid de la Terra, s'ha considerat durant molt de temps la possibilitat que rodoli un xic més ràpid o més lent que la resta de la Terra. Als anys 90, alguns sismòlegs afirmaren haver detectat aquesta superrotació observant durant diverses dècades els canvis en les característiques de les ones sísmiques que passen a través del nucli interior, i comptant amb la seva propietat de transmetre més ràpidament les ones en algunes direccions. Alguns estimen que gira un grau més que la resta de la Terra per any, i d'altres han estimat que gira un grau menys.

Es creu que el creixement del nucli interior té un paper important en la generació del camp magnètic terrestre per l'acció de dinamo que provoca al nucli exterior líquid. Això passa principalment perquè el nucli interior no pot dissoldre tants elements lleugers com l'exterior, de manera que la solidificació que té lloc al límit del nucli interior produeix un líquid residual que conté més elements lleugers que el líquid que hi ha a sobre. Això fa que es torni flotant, i contribueix a traure la convecció del nucli exterior. L'existència d'aquest nucli interior també canvia els moviments dinàmics del líquid al nucli exterior a mesura que creix, i podria ajudar a estabilitzar el camp magnètic, ja que es creu que és molt més resistent al flux que el líquid del nucli exterior (que es creu que és turbulent.)

L'evidència recent ha suggerit que el nucli intern de la Terra pot girar una mica més ràpid que la resta del planeta.[19]

Referències

[modifica]
  1. ↑ «Earth's Interior». Science & Innovation. National Geographic, 18-01-2017. Arxivat de l'original el 18 January 2019. [Consulta: 14 novembre 2018].
  2. ↑ Monnereau, Marc; Calvet, Marie; Margerin, Ludovic; Souriau, Annie Science, 328, 5981, 21-05-2010, pàg. 1014–1017. Bibcode: 2010Sci...328.1014M. DOI: 10.1126/science.1186212. PMID: 20395477.
  3. ↑ Engdahl, E.R.; Flinn, E.A.; Massé, R.P. Geophysical Journal International, 39, 3, 1974, pàg. 457–463. Bibcode: 1974GeoJ...39..457E. DOI: 10.1111/j.1365-246x.1974.tb05467.x [Consulta: free].
  4. ↑ Stixrude, Lars; Cohen, R.E. Geophysical Research Letters, 22, 2, 15-01-1995, pàg. 125–28. Bibcode: 1995GeoRL..22..125S. DOI: 10.1029/94GL02742 [Consulta: 2 gener 2019].
  5. ↑ 5,0 5,1 Benuzzi-Mounaix, A.; Koenig, M.; Ravasio, A.; Vinci, T. Plasma Physics and Controlled Fusion, 48, 12B, 2006, pàg. B347. Bibcode: 2006PPCF...48B.347B. DOI: 10.1088/0741-3335/48/12B/S32.
  6. ↑ Remington, Bruce A.; Drake, R. Paul; Ryutov, Dmitri D. Reviews of Modern Physics, 78, 3, 2006, pàg. 755. Bibcode: 2006RvMP...78..755R. DOI: 10.1103/RevModPhys.78.755 [Consulta: 26 juny 2019].
  7. ↑ Schneider, Michael. «Crystal at the Center of the Earth». A: Projects in Scientific Computing, 1996. Pittsburgh Supercomputing Center, 1996. 
  8. ↑ Stixrude, L.; Cohen, R.E. Science, 267, 5206, 1995, pàg. 1972–75. Bibcode: 1995Sci...267.1972S. DOI: 10.1126/science.267.5206.1972. PMID: 17770110.
  9. ↑ BBC News, "What is at the centre of the Earth? Arxivat 2020-05-23 a Wayback Machine.. BBC.co.uk (2011-08-31). Retrieved on 2012-01-27.
  10. ↑ Ozawa, H.; al., et Science, 334, 6057, 2011, pàg. 792–94. Bibcode: 2011Sci...334..792O. DOI: 10.1126/science.1208265. PMID: 22076374.
  11. ↑ Herndon, J.M. Proc. R. Soc. Lond., A372, 1748, 1980, pàg. 149–54. Bibcode: 1980RSPSA.372..149H. DOI: 10.1098/rspa.1980.0106. JSTOR: 2398362.
  12. ↑ Herndon, J.M. Current Science, 88, 7, 2005, pàg. 1034–37 [Consulta: 27 gener 2012].
  13. ↑ «El nucli de la Terra conté el 90% de sofre del planeta». Aldia.cat, 17 juny 2015. [Consulta: 23 maig 2021].
  14. ↑ Gómez, N. «El centre de la Terra és 1.000 °C més calent del que es pensava». 324.cat, 5 maig 2020. [Consulta: 23 maig 2021].
  15. ↑ «Crystal at the Center of the Earth». A: Projects in Scientific Computing, 1996. Pittsburgh Supercomputing Center, 1996. 
  16. ↑ «High-Pressure Elasticity of Iron and Anisotropy of Earth's Inner Core». Science, 267, 5206,  1995, pàg. 1972–75. 10.1126/science.267.5206.1972177701101995Sci...267.1972S.
  17. ↑ First Measurement Of Magnetic Field Inside Earth's Core. Science20.com. Retrieved on 2012-01-27.
  18. ↑ «Tidal dissipation and the strength of the Earth's internal magnetic field». Nature, 468, 7326,  2010, pàg. 952–94. 10.1038/nature09643211644832010Natur.468..952B.
  19. ↑ Chang, Kenneth «Earth's Core Spins Faster Than the Rest of the Planet». , 25-08-2005 [Consulta: 24 maig 2010].

Vegeu també

[modifica]
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Nucli_de_la_Terra&oldid=36358991»