Внешние оболочки нашей планеты и даже космическое пространство изучено лучше, чем внутреннее строение Земли. Тем не менее, многолетние исследования дали нам представление о том, из каких слоев и веществ состоит планета. Рассмотрим химический состав Земли и методы, которыми пользуются ученые.
Химический состав и структура Земли
Земля неоднородная, поскольку ученым удалось выделить несколько слоев, отличающихся по физическим, а также химическим параметрам. Она принадлежит к планетам земной группы (расположенным во внутренней области Солнечной системы).
Структура по химическим параметрам:
- земная кора;
- мантия (верхняя и нижняя);
- ядро (внешнее и внутреннее).
Структура по физическим параметрам:
- литосфера;
- астеносфера;
- мезосфера;
- ядро.
В массе планеты преобладает железо (32,1%), кислород (30,1%), кремний (15,1%), магний (13,9%), а также сера, никель, кальций, алюминий. Доля прочих веществ составляет около 1,2%.
Ядро (центр планеты) отличается высокой плотностью. Оно состоит преимущественно из железа и никеля. Внутренняя часть твердая, а внешняя – жидкая. По предварительным предположениям, радиус внутреннего ядра – 1200 км, а внешнего – примерно 2200 км.
Мантия – самый толстый слой. В ее составе преобладают силикатные породы с большим количеством железа, магния. Вещество твердое, невзирая на температуру – всему виной высокое давление. Лишь некоторые слои мантии отличаются вязкостью и пластичностью.
Океаническая и материковая кора разительно отличаются свойствами и составом. Океаническая кора образуется в основном базальтом – железо-магниевой силикатной породой. Материковая состоит из кислорода, кремния, алюминия и других веществ.
Как определили, из каких элементов состоит Земля?
Изучение химического состава Земли можно разделить на две группы. В первую входят породы, химический состав которых уже известен. Определить, в каком процентном соотношении представлены те или иные вещества на всей планете, ученые могут на основании геологических исследований и данных.
С распространенными веществами все намного проще, но также существует такое понятие, как редкоземельные элементы. Это группа из 18 элементов, которые редко встречаются в земной коре. Все они являются металлами, например, скандий, тулий, лантан и др. Так как редкоземельные элементы рассеяны по всей планете, их долю в массе рассчитывают по средним данным.
Что касается состава глубоких слоев планеты, то современные технологии все еще не дают возможности изучить их напрямую. Для исследований ученым доступна лишь малая часть земной коры, толщиной около 10 км, не говоря уже о недосягаемости мантии.
Поэтому остается лишь строить гипотезы и определять внутреннее строение Земли по косвенным признакам. Для этого используются топографические, гравиметрические (связанные с силой притяжения) данные. Исследуется подводный рельеф Мирового океана в целом и отдельных его составляющих.
В геологии случаются обнажения горных пород, которые оказываются на поверхности в ходе различных процессов, природных и техногенных. В результате вулканической активности происходит подъем пород с больших глубин – они становятся доступными для изучения в первозданном виде.
Еще один метод – анализ сейсмических волн, проходящих сквозь Землю. Зачастую это делается искусственным путем при помощи мощного взрыва на поверхности. Специальные приборы и датчики отмечают, насколько быстро образовавшиеся колебания распространяются по земной коре.
Узнать внутреннее строение пытаются и путем бурения сверхглубоких скважин. Самой глубокой (среди имеющих научное значение) считается Кольская скважина в Мурманской области. Она занесена в Книгу рекордов Гиннеса. Бурение завершено в 1991 году на глубине 12 262 м. В настоящее время скважина закрыта, но власти намерены сделать ее туристическим объектом.
Если химический состав горных пород известен, то содержание тех или иных элементов устанавливается на основании геологических данных. Внутреннее строение Земли определено гипотетически за счет различных наблюдений, анализа горных пород, сейсмологических волн, сверхглубокого бурения и других методов.
