Почему ядро ​​Земли расплавлено?

На самом деле ядро ​​Земли со временем остывает, и в конечном итоге оно полностью затвердеет. Поскольку магнитное поле Земли (которое защищает атмосферу и биосферу от вредного излучения) генерируется расплавленным железом в ядре, затвердевание ядра может показаться весьма мрачным. К счастью, вам не нужно беспокоиться: посмотрим, почему.

Перво-наперво, давайте установим факты. Диаграмма ниже показывает внутреннее строение Земли в целом. В настоящее время ядро ​​Земли имеет как твердый, так и жидкий компоненты, которые соответственно составляют внутреннее и внешнее ядро (показано светлым и темно-серым).

Когда Земля сформировалась, она была бы полностью расплавлена ​​из-за выброса гравитационной энергии; в это время Земля стала химически дифференцированно, что означает, что тяжелые элементы (в частности, железо, но также и редкие виды, такие как уран) в основном утонули в центр, образуя ядро, тогда как в мантии и коре остались относительно легкие элементы. Энергию, выделяемую образованием и дифференциацией Земли, часто называют изначальным теплом.

Оказывается, если бы первобытное тепло было всем, с чем приходилось работать Земле, ядро давно бы полностью затвердело, что не согласуется с наблюдениями. Как следует из вопроса, что-то еще должно обеспечить дополнительное тепло, чтобы замедлить затвердевание ядра; что-то так и происходит с радиоактивностью.

Как мы отмечали ранее, тяжелые элементы в основном попадали в ядро ​​Земли. Это означает, что ядро ​​содержит большую часть земного бюджета радиоактивных веществ. Когда они распадаются, эти атомы выделяют энергию в виде радиогенного тепла в ядре, что помогает сохранять его расплавленным. Следовательно, сроки охлаждения и затвердевания ядра связаны с периодами полураспада видов, поставляющих это тепло, которые составляют от 700 миллионов до 14 миллиардов лет. Для сравнения, Земле в настоящее время около 4,57 миллиарда лет, поэтому для поддержания полурасплавленной сердцевины остается достаточно «топлива».

Таким образом, ядро Земли охлаждается очень, очень медленно; некоторые из них затвердели, но потребуется много миллиардов лет, чтобы остальные последовали их примеру.