Vnitřní jádro Země je teplejší o 1 000 stupňů Celsia  
V samotné středu Země podle všeho panuje tlak 3,3 milionů atmosfér a teplota kolem 6 000 stupňů Celsia. Víme to díky magickým schopnostem rentgenového záření ze synchrotronu.


 

Zvětšit obrázek
Vnitřnosti Země. Kredit: NASA Earth Observatory, Merritt Cartographic.

 

Zvětšit obrázek
Spoluautor studie Guillaume Morard s experimentálním zařízením v prostorách ESRF. Kredit: ESRF/Blascha Faust.

Uprostřed naší planety je fantaskní planetární pecka – mírně zploštělé žhavé jádro ze železa a niklu. Nikdo z nás tam nebyl a naše informace o tomto extrémním místě asi ještě dlouho zůstanou jenom kusé. Podle toho, co víme, tak poloměr vnitřního pevného jádra planety činí cca 1 220 kilometrů. Pak přechází do polotekutého vnějšího jádra, kde jsou kromě železa a niklu ještě výrazněji zastoupeny kobalt, síra, křemík a kyslík. Vnitřní jádro Země svírá příšerný tlak 3,3 až 3,6 milionů atmosfér a dlouho jsme měli za to, že je tam kolem 5 000 stupňů Celsia. Nejspíš ale budeme muset přidat.

 

Vědecký tým, který vedla Agnès Dewaele z Francouzské národní technologické výzkumné organizace CEA, teď totiž dospěl k hodnotám kolem 6 000 stupňů Celsia. To převyšuje původní odhady Reinharda Boehlera a spol. z roku 1993 o celých 1 000 stupňů. Teplotu vnitřního jádra přitom nezměříme teploměrem. K tomu jsou potřeba rafinovanější triky, jako například laboratorní experimenty s bodem tání železa za různého tlaku prostředí. Stlačovali železo v diamantové tavící pícce a pak ho žhavili laserovými paprsky. Na první pohled to možná vypadá docela prostě, ale vědci prý museli čelit mnoha komplikovaným výzvám. Vzorek železa by měl být tepelně izolovaný a zároveň nesmí chemicky reagovat s okolím. I když vědci napnou současné technologie k prasknutí, povede se jim napodobit podmínky ve vnitřním jádru jen na pár sekund. A v tak krátkém čase je strašlivě těžké zjistit, jestli už železo taje anebo stále zůstává pevné.

 

 

Zvětšit obrázek
Nový průřez planetou. Kredit: ESRF.

 

Zvětšit obrázek
ESFR v Grenoblu. Kredit: P. Ginter/ ESRF.

Naštěstí ale existuje rentgenové záření. Dewaele a spol. vyvinuli novou metodu analýzy vzorků železa, která spočívá ve vstřelení intenzivního paprsku rentgenového záření ze synchrotronu. Ten se našel v prostorách European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) ve francouzském Grenoblu. Badatelé pak byli schopni analýzou difrakce rentgenového záření během sekundy zjistit, zda bylo železo pevné, kapalné či částečně natavené, což je dostatečně krátká doba na to, aby v experimentálním zařízení udrželi potřebný tlak a teplotu a zároveň se vyhnuli nežádoucím chemickým reakcím. Nakonec se jim povedlo určit bod tání železa při tlaku 2,2 miliónu atmosfér na 4 800 stupňů Celsia a z toho poté odvodit bod tání železa při tlaku 3,3 miliónu atmosfér na zmíněných 6 000 stupňů. Tato hodnota se prý ještě může mírně lišit od reálných čísel, pokud by železo mezi naměřenými a odvozenými teplotami procházelo doposud neznámým fázovým přechodem.

 

Zároveň se jim povedl husarský kousek, když vystopovali důvod, proč v roce 1993 Boehlerovu týmu vyšlo o 1 000 stupňů Celsia méně. Zjistili, že při teplotách kolem 2 400 stupňů začíná povrch vzorků železa rekrystalizovat. Boehler a spol. analyzovali své vzorky opticky a podle všeho tuto povrchovou rekrystalizaci považovali za tání. Takže, teď už se solidní jistotou víme, jak to v samotném středu Země vypadá a vděčíme za to pozoruhodné technologii synchrotronu, která nachází stále pestřejší uplatnění v mnoha odvětvích vědy a průmyslových aplikací.


Literatura

ESRF News 25.4. 2013, Wikipedia (Inner Core, Synchrotron).

 

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 30.04.2013 12:16
Tisk článku

????? ??????????? / Primal Země - Piljaev Igor
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 80 Kč
cena: 75 Kč
????? ??????????? / Primal Země
Piljaev Igor
Související články:

Co si myslíte o naší energetice - vyhodnocení dotazníku     Autor: Jan Kašinský (06.04.2017)
Zemský ráj to na pohled III     Autor: Jan Kašinský (06.03.2017)
Technologie proti živlům: Porazíme tsunami protivlnovým dělem?     Autor: Stanislav Mihulka (05.03.2017)
Zemský ráj to na pohled II     Autor: Jan Kašinský (04.03.2017)
Ve vnějším jádru Země teče obrovská řeka roztaveného železa     Autor: Stanislav Mihulka (27.12.2016)



Diskuze:

Vysvětlení souvislostí

Petr Klika,2013-04-30 12:48:18

Dobrý den přeji,

z článku mi není jasné, jak autoři dospěli k tomu, že teplota vnitřního jádra je kolem 6 tis. stupňů. Z pokusu vyplývá, že teplota tání železa při uvedeném tlaku je kolem této teploty, ale protože vnitřní jádro je v pevném skupenství, musí být přece jeho teplota nižší. Z článku nevyplývá o kolik nižší může být...

Také mi není jasná souvislost mezi teplotou rekrystalizace železa 2400 st. a dřívějším odhadem teploty jádra (5000) - jednalo se opět o odvození z pokusu s nižším tlakem?

Děkuji za vysvětlení!

Odpovědět


Nejspis to asi funguje takto

Vaclav Knowledge-integration,2013-04-30 13:32:44

Pise se tam o tlaku "3,3 až 3,6 milionů atmosfér", takze kdyz bod tani pri tlaku na te spodni hranici 3.3 mil. atm. je 6000 stupnu - v pripade ze by jadro bylo roztavene, presneji zacinalo by se tavit, tak pri po zvyseni tlaku smerem ke 3.6 za uchovani teto teploty by to jadro preslo do pevneho skupenstvi a teplota by jeste trochu stoupla a tavici bod by tedy pak byla nejaka vyssi teplota, ktera tam ale zrejme neni, jestlize je tedy to jadro v pevnem skupenstvi.

Ale mozna to autor clanku vysvetli lepe, nebo jinak, pro me je tohle dost okrajova vec co se znalosti tyka.

Odpovědět


Tak jsem si k tomu neco vygoogloval

Vaclav Knowledge-integration,2013-04-30 14:19:17

a tech 6 000 stupnu neni teplota toho pevneho jadra, tedy jeho vnitrku, ale teplota u jeho povrchu, presneji na rozhrani mezi jeho povrchem a vnejsim tekutym jadrem... takze je v poradku ze pri teto teplote a tlaku je zelezo v tekutem stavu, teplota uvnitr toho pevneho jadra bude nejspis asi jeste o neco vyssi, ale zvyseny tlak ho zrejme udrzi v pevnem skupenstvi.

Ten puvodni pokus asi sel jen do tech tady uvedenych 2400 stupnu a autori toho pokusu tedy extrapolovali z nizsi teploty ale hlavne byli osaleni tou rekrystalizaci a mylne si mysleli, ze jiz dosahli taviciho bodu, (pri jakem tlaku tech 2400 stupnu dosahli se nikde neuvadi).

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni