Prije jednog stoljeća, znanost je jedva znala da Zemlja ima čak i jezgru. Danas smo tangirani jezgrom i njezinim vezama s ostatkom planeta. Zaista smo na početku zlatnog doba temeljnih studija.
Bruto oblik jezgre
Iz 1890-ih godina znali smo, na način na koji Zemlja reagira na gravitaciju Sunca i Mjeseca, da planet ima gustu jezgru, vjerojatno željezo. Godine 1906. Richard Dixon Oldham ustanovio je da se zemljotresni talasi kreću kroz Zemljin centar mnogo sporije nego što idu kroz plašt oko njega - jer je središte tekuće.
Inge Lehmann je 1936. izvijestila da nešto odražava seizmičke valove unutar jezgre. Postalo je jasno da se jezgra sastoji od debele ljuske tekućeg željeza - vanjska jezgra - s manjom čvrstom unutrašnjom jezgrom u središtu. Čvrsta je, jer na toj dubini visoki tlak nadvladava učinak visoke temperature.
2002. godine Miaki Ishii i Adam Dziewonski sa Sveučilišta Harvard objavili su dokaze o "najdubljoj unutrašnjoj jezgri" širokoj oko 600 kilometara. Xiadong Song i Xinlei Sun su 2008. predložili drugačiju unutarnju jezgru, široku oko 1200 km. O tim se idejama ne može puno napraviti dok drugi ne potvrde djelo.
Što god naučimo postavlja nova pitanja. Tekuće željezo mora biti izvor Zemljinog geomagnetskog polja - geodinama - ali kako to djeluje? Zašto se geodinami okidaju, prebacuju magnetski sjever i jug, tijekom geološkog vremena? Što se događa na vrhu jezgre, gdje se rastaljeni metal susreće sa stjenovitim plaštom? Odgovori su se počeli pojavljivati tijekom 1990-ih.
Proučavanje jezgre
Naše glavno sredstvo za temeljna istraživanja bili su potresni valovi, posebno oni s velikih događaja poput Potres 2004. godine na Sumatri. Zvučni "normalni modusi", zbog kojih planet pulsira vrsta pokreta koji vidite u velikom mjehuriću sapuna, korisni su za ispitivanje duboke strukture velikih razmjera.
Ali veliki je problem nonuniqueness—Svaki seizmički dokazi mogu se tumačiti na više načina. Val koji prodire u jezgru također prolazi kroz koru barem jednom i plašt najmanje dva puta, tako da značajka u seizmogramu može nastati na više mogućih mjesta. Mnogo različitih podataka mora biti unakrsno provjereno.
Barijera nejednakosti donekle je izblijedjela kad smo počeli simulirati duboku Zemlju u računalima sa realni brojevi i kao što smo reproducirali visoke temperature i pritiske u laboratoriju s ćelija dijamant-nakovnja. Ovi alati (i danonoćne studije) omogućili su nam da zavirimo kroz slojeve Zemlje dok napokon ne možemo razmotriti srž.
Od čega se sastoji jezgra
S obzirom da se cijela Zemlja u prosjeku sastoji od iste mješavine stvari koju vidimo drugdje u Sunčevom sustavu, jezgra mora biti metalni željezo zajedno s nekim niklom. Ali manje je gusta od čistog željeza, pa oko 10 posto jezgre mora biti nešto svjetlije.
Ideje o tome što je taj lagani sastojak razvijaju se. Sumpor i kisik već su dugo kandidati, a smatra se čak i vodik. U posljednje vrijeme sve je veći interes za silicij, jer pokusi i simulacije visokog pritiska sugeriraju da se on može otopiti u rastopljenom željezu bolje nego što smo mislili. Možda je više od toga dolje. Potrebno je mnogo genijalnih obrazloženja i neizvjesnih pretpostavki da bi se predložio neki određeni recept - ali tema nije izvan svake pretpostavke.
Seizmolozi i dalje istražuju unutarnju jezgru. Jezgra je istočne hemisfere čini se da se razlikuje od zapadne hemisfere u načinu poravnanja kristala željeza. Problem je teško napasti, jer seizmički valovi moraju prilično ići ravno od potresa, pravo kroz Zemljino središte, do seizmografa. Događaji i strojevi koji se postrojevaju baš točno su rijetki. A efekti su suptilni.
Core Dynamics
Godine 1996. Xiadong Song i Paul Richards potvrdili su predviđanje da se unutarnja jezgra rotira malo brže od ostatka Zemlje. Čini se da su magnetske sile geodinama odgovorne.
Nad geološko vrijeme, unutarnja jezgra raste kako se cijela Zemlja hladi. Na vrhu vanjske jezgre, željezni kristali se smrzavaju i kišu u unutarnju jezgru. U dnu vanjske jezgre, željezo se smrzava pod pritiskom, uzimajući sa sobom veći dio nikla. Preostalo tekuće željezo je svjetlije i diže se. Ti pokreti koji se dižu i padaju, u interakciji s geomagnetskim silama, miješaju cijelu vanjsku jezgru brzinom od 20 kilometara godišnje.
Planet Merkur također ima veliku željeznu jezgru i a magnetsko polje, iako puno slabiji od Zemljine. Nedavna istraživanja nagovještavaju da je jezgra Merkura bogata sumporom i da je sličan postupak zamrzavanja ometa, pri čemu pada „željezni snijeg“, a tekućina obogaćena sumporom raste.
Temeljne studije oživjele su 1996. godine kada su računalni modeli Garyja Glatzmaiera i Paula Robertsa prvi put reproducirali ponašanje geodinama, uključujući spontane preokrete. Hollywood je Glatzmaieru poklonio neočekivanu publiku kad je koristio njegove animacije u akcijskom filmu Jezgra.
Nedavni laboratorij visokog pritiska Raymonda Jeanloza, Ho-Kwang (David) Mao i drugih dao nam je nagovještaje o granici plašta jezgre, gdje tekuće željezo djeluje u interakciji sa silikatnom stijenom. Eksperimenti pokazuju da jezgra i plašt materijala prolaze snažne kemijske reakcije. Ovo je regija u kojoj mnogi misle da pljuskovi plašta potječu, izdižući se na mjestima poput lanca Havajskih otoka, Yellowstonea, Islanda i drugih površinskih obilježja. Što više učimo o jezgri, ona postaje sve bliža.
P.S: Mala, zbližena skupina glavnih stručnjaka, svi pripadaju grupi SEDI (Studija duboke unutrašnjosti Zemlje) i čitaju njenu Dijalog Zemlje bilten. A koriste Posebni ured za internetsku stranicu Core kao središnje spremište geofizičkih i bibliografskih podataka.