Januar 28, 2023

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Wie blieb der Erdkern über Milliarden von Jahren so heiß wie die Sonnenoberfläche?

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Wie bleibt das Erdinnere über Milliarden von Jahren heiß? Henry, 11, Somerville, MA

Unsere Erde ist wie eine Zwiebel aufgebaut – Schicht für Schicht.

Von oben nach unten beginnt der Kortex, der die Oberfläche umfasst, auf der Sie gehen; dann unten der Mantel, meist hartes Gestein; dann tiefer der äußere Kern aus flüssigem Eisen; Schließlich der innere Kern aus massivem Eisen mit einem Radius von 70 % des Mondvolumens. Je tiefer man taucht, desto heißer wird es – Teile des Kerns sind so heiß wie die Oberfläche der Sonne.

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Die Reise zum Mittelpunkt der Erde

K Professor für Erd- und PlanetenwissenschaftenIch studiere das Innere unserer Welt. Genauso wie ein Arzt eine Technik namens verwenden kann Sonographie Um mit Ultraschall Bilder der Strukturen in Ihrem Körper zu machen, verwenden Wissenschaftler eine ähnliche Technik wie die Abbildung der inneren Strukturen der Erde. Aber statt Ultraschall nutzen Geowissenschaftler ihn Seismische Wellen Durch Erdbeben erzeugte Schallwellen.

Auf der Erdoberfläche sieht man Erde, Sand, Gras und natürlich Bürgersteige. Seismische Erschütterungen offenbaren, was sich darunter befindet: große und kleine Felsen. Dies ist alles Teil der Kruste, die bis zu 30 Kilometer tief gehen kann; Es schwebt über einer Schicht namens Mantel.

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Der obere Teil des Mantels bewegt sich normalerweise mit der Kruste. Gemeinsam werden sie gerufen Lithosphäredie im Durchschnitt etwa 60 Meilen (100 km) dick ist, obwohl sie an einigen Stellen viel dicker sein könnte.

Die Lithosphäre ist in mehrere unterteilt Große Blöcke werden Platten genannt. Beispielsweise liegt die Pazifische Platte unter dem gesamten Pazifischen Ozean, und die Nordamerikanische Platte bedeckt den größten Teil Nordamerikas. Die Platten sind wie Puzzleteile, die grob zusammenpassen und die Erdoberfläche bedecken.

Die Paneele sind nicht fixiert. Stattdessen bewegen sie sich. Manchmal ist es der kleinste Bruchteil von Zoll über einen Zeitraum von Jahren. Zu anderen Zeiten gibt es mehr Bewegung und es ist plötzlicher. Diese Art von Bewegung verursacht Erdbeben und Vulkanausbrüche.

Darüber hinaus ist die Plattenbewegung ein entscheidender und vielleicht notwendiger Faktor, der die Entwicklung des Lebens auf der Erde vorantreibt, da sich bewegende Platten die Umwelt verändern und Das Leben zwingen, sich an neue Bedingungen anzupassen.

Die Hitze ist an

Die Plattenbewegung erfordert einen beheizten Mantel. Tatsächlich steigt die Temperatur, je tiefer man in den Boden eindringt.

Am Boden der Platten, in einer Tiefe von etwa 60 Meilen (100 Kilometer), beträgt die Temperatur etwa 2.400 Grad Fahrenheit (1.300 Grad Celsius).

Bis Sie die Grenze zwischen dem Mantel und dem äußeren Kern erreichen, die 1.800 Meilen (2.900 Kilometer) tiefer liegt, beträgt die Temperatur fast 5.000 F (2.700 C).

Dann, an der Grenze zwischen dem äußeren und dem inneren Kern, verdoppelt sich die Temperatur und erreicht fast 10.800 F (mehr als 6.000 C). Das ist der Teil Heiß wie die Oberfläche der Sonne. Bei dieser Temperatur verdampft fast alles – Mineralien, Diamanten, Menschen – zu einem Gas. Aber weil der Kern tief im Inneren des Planeten unter hohem Druck steht, bleibt das Eisen, aus dem er besteht, flüssig oder fest.

Kollision im Weltall

Woher kommt diese ganze Hitze?

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Es kommt nicht von der Sonne. Während es uns und alle Pflanzen und Tiere auf der Erdoberfläche wärmt, kann das Sonnenlicht nicht meilenweit in das Innere des Planeten eindringen.

Vielmehr gibt es zwei Quellen. Einer davon ist die Wärme, die die Erde während ihrer Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren geerbt hat. Erde gemacht aus dem Sonnennebeleine riesige Gaswolke, inmitten endloser Kollisionen und Verschmelzungen von Gesteinsfragmenten und Trümmern Sie werden Planetesimale genannt. Dieser Prozess dauerte mehrere zehn Millionen Jahre.

Bei diesen Kollisionen wurde eine enorme Wärmemenge erzeugt, die ausreichte, um die gesamte Erde zu schmelzen. Obwohl ein Teil dieser Wärme an den Weltraum verloren ging, wurde das, was davon übrig blieb, in der Erde eingeschlossen, wo ein Großteil davon heute noch vorhanden ist.

Eine weitere Wärmequelle: der Zerfall radioaktiver Isotope, die auf der Erde allgegenwärtig sind.

Um dies zu verstehen, stellen Sie sich zunächst einen Gegenstand vor Als Familie mit Isotopen als Mitgliedern. Jedes Atom eines bestimmten Elements hat die gleiche Anzahl von Protonen, aber seine verschiedenen Isotopenverwandten haben eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen.

Radioaktive Isotope nicht stabil. Sie setzen einen stetigen Energiestrom frei, der in Wärme umgewandelt wird. Kalium-40, Thorium-232, Uran-235 und Uran-238 sind vier der radioaktiven Isotope, die den Erdkern warm halten.

Einige dieser Namen werden Ihnen vielleicht bekannt vorkommen. Als Spule wird beispielsweise Uran-235 verwendet Brennstoff in Kernkraftwerken. Der Erde drohen diese Wärmequellen nicht auszugehen: obwohl die meisten Das ursprüngliche Uran-235 und Kalium-40 sind wegEs gibt genug Thorium-232 und Uran-238 für weitere Milliarden Jahre.

Zusammen mit dem heißen Kern und Mantel liefern diese Energieisotope Wärme, um die Plattenbewegung anzutreiben.

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Keine Hitze, keine Plattenbewegung, kein Leben

Auch heute noch verändern die sich bewegenden Platten die Erdoberfläche kontinuierlich Neue Länder und neue Ozeane über Millionen und Milliarden von Jahren. Auch Platten beeinflussen die Atmosphäre über ähnlich lange Zeiträume.

Aber ohne die innere Hitze der Erde würden sich die Platten nicht bewegen. Die Erde kann abkühlen. Unsere Welt ist wahrscheinlich unbewohnbar. Du wirst nicht hier sein.

Denken Sie darüber nach, wenn Sie das nächste Mal den Boden unter Ihren Füßen spüren.

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geschrieben von: Xichun HuangUnd Universität von Tennessee.

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Shichun Huang arbeitet nicht für ein Unternehmen oder eine Organisation, berät sich nicht mit einem Unternehmen oder erhält von diesem keine Finanzierung und hat nach ihrer akademischen Ernennung keine relevanten Zugehörigkeiten offengelegt.