Co znajduje się wewnątrz Ziemi?

Odrywanie Warstw

Jeśliby można było przeciąć Ziemię na pół, zobaczylibyśmy cztery główne warstwy:

Korona: warstwa zewnętrzna. Jest cienka: proporcjonalnie cienka jak skórka jabłka. Oceaniczna warstwa korony ma tylko 7 km grubości. Kontynentalna warstwa korony średnio 35 km. Choć brzmi to dużo, Ziemia ma 12,742 km średnicy.

Ogar: poniżej skorupy, około 2 900 km grubości. Składa się z gorących, gęstych skał. Górna część ogaru jest częściowo topiona i płynie bardzo powoli: jak grzane miód na parze. Ten płynący warunek nazywany jest astenosferą.

Wewnętrzny rdzeń: warunek płynącego żelaza i niklu, około 2 200 km grubości. Jest tak gorąco (4 500–5 500°C), że metal jest w stanie płynnym. Płynące metal generuje pole magnetyczne Ziemi.

Zewnętrzny rdzeń: stały kule z żelaza i niklu w samym centrum, o promieniu około 1 220 km. Jest to najgorętszy punkt Ziemi: ponad 5 400°C, gorętszy niż powierzchnia Słońca.

Złamana Muszelka

Zerwana Jajeczna Skorupa

Korona Ziemi nie jest ciągłą skorupą. Jest ona rozbita na około 15 głównych płyt tektonicznych (i wiele mniejszych) pasujących do siebie jak zerwana skorupa jajka.

Te płyty nie są cienkie: zawierają one koronę i górną część mantylla, razem nazywanej litosferą. Litosfera jest elastyczna, 70–150 km grubości, i pływa na miększej, częściowo topionej astenosferze pod nią.

Niektóre płyty noszą kontynenty (lądy kontynentalne). Inne noszą dno oceanu (lądy oceaniczne). Wiele z nich nosi oba.

Największą płytą jest Płyta Pacyficzna, która jest prawie w całości oceaniczna. Prawdopodobnie siedzisz na Płycie Północnoamerykańskiej, która się rozciąga od Ściany Śródatlantyckiej aż po zachodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych.

Co je porusza?

Prądy konwekcyjne: Silnik

Głęboko w mantei, skała bliska jądra jest bardzo gorąca. Gorąca skała jest mniej gęsta, więc wznosi się. Gdy zbliża się do powierzchni, ochładza się, staje się gęstsza i ponownie opada. To tworzy powolny, okrężny przepływ zwany prądem konwekcyjnym.

Pomyślcie o garnku z wodą gotującą się na płytce: woda na dnie się nagrzewa, wznosi się, ochładza na powierzchni i ponownie opada. Manta robi to samo: z wyjątkiem tego, że z skałą, a bardzo powoli.

Te prądy konwekcyjne przesuwają płyty tektoniczne jak obiekty poruszające się na powolnym transportera podnoszącym.

Proces jest powolny: płyty poruszają się między 2 a 15 centymetrami na rok: ale przez miliony lat całkowicie przekształca on całą powierzchnię planety.

Trzy Rodzaje Granic

Gdzie Płyty Spotykają Się

Najbardziej dramatyczna geologia na Ziemi występuje tam, gdzie płyty spotykają się: na ich granicach. Są one trzy rodzaje:

Granice rozdzielające: płyty poruszają się oddalone. Z magma wychodzi z mantei, aby wypełnić lukę, tworząc nową skórę. Przepływ Środkowy Żebro Atlantyckie biegnie wzdłuż środkowej części Oceanu Atlantyckiego. Islandia znajduje się dokładnie na nim: można stanąć na granicy między Płyty Północnoamerykańską a Eurazjatycką.

Granice zderzające się: płyty poruszają się w kierunku siebie. Gdy oceaniczna płytę napotka lądującą płytę, gęstsza płytę oceaniczną zanurza się w procesie zwanych subdukcją. Gdy dwa lądujące się płyty zderzają się, żadna z nich nie subdukuje: zardzewiają w górę w kierunku pasm górskich. Himalaje powstały w ten sposób, gdy Indyjska Płytą zderzyła się z Eurazjatycką Płyta.

Granice przekształcające: płyty przesuwają się obok siebie poziomo. Przepływ San Andreas Fault w Kalifornii to granica przekształcająca, w której Pacyficzna Płytą i Północnoamerykańska Płytą przesuwają się obok siebie. To powoduje częste trzęsienia ziemi.

Rozrost Gór

Himality: Zderzenie w powolnym tempie

Przed około 50 milionami lat, Indyjska Płyta: która była kierowana na północ z geologicznie szybkim tempem: uderzyła w Azjatycką Płytę.

Nie udało się żadnej płyty zsunąć pod drugą, ponieważ obie były lądem kontynentalnym: grube, pływalne i zbyt lekkie, aby zatonąć.

Więc skorupa zwęziła, zakrzywiła i została wypchnięta w górę. Zderzenie utworzyło Himality, w tym Mount Everest: najwyższy punkt na Ziemi o wysokości 8,849 metrów.

I to zderzenie nie jest zakończone. Indyjska Płyta nadal naciska na Azję o 1 centymetr na rok i Himality nadal rosną.

Pierścień Ognia

Gdzie Strach Wziąć

Jeśli nakreskujesz każdy znaczący wstrząs i wybuch wulkaniczny na mapie, wzór natychmiast wypuknie: skupiają się one wzdłuż granic płyt.

Najbardziej dramatyczny przykład to Pierścień Ognia: pierścieniowaty pas wokół Oceanu Spokojonego, gdzie Pacyficzna Płyta spotyka się z kilkoma innymi płytami. Około 75% aktywnych wulkanów na świecie i 90% wstrząsów na świecie występuje wzdłuż Pierścienia Ognia.

Nie jest to przypadek. Wstrząsy występują, gdy płyty nagle przesuwają się obok siebie, wydzielając zmagazynowaną energię. Wulkany powstają tam, gdzie magma znajduje ścieżkę na powierzchnię: często w strefach subdukcji, gdzie zanurzająca się płyta topi się i ciepła skała wznosi się.

Skala Richtera mierzy wielkość wstrząsu: wydzielaną energię. Każde całkowite zwiększenie oznacza około 32 razy więcej energii. Wstrząs o magnitudzie 7 wyzwala około 1,000 razy więcej energii niż wstrząs o magnitudzie 5.

Dlaczego Granice?

Połączenie kroków

Wewnętrzna część płyty tektonicznej jest stosunkowo stabilna. Skal jest twarda, płytę porusza się jako jeden element, i nie ma powodu, aby skorupa się złamała lub stopniała.

Ale na granicach płyty sądzą się, oddzielają się lub zderzają. To jest tam, gdzie napływ naprężeń, skorupa pęka i magma znajduje drogi ucieczki.

Myśl o tym jak szyba szklana: środek jest silny, ale krawędzie i rogi to miejsca, gdzie powstają pęknięcia.

Jak Wiedzą?

Dowody Są wszędzie

Wegener zaproponował teorię przesuwania kontynentów w 1912 roku, ale nie mógł wyjaśnić mechanizmu. Współczesne dowody potwierdziły go wielokrotnie:

Skały węglowe: takie same skamieniałości Mesosaurus (wodnego jaszczurki) znajdują się w Brazylii i Afryce Zachodniej, ale nigdzie indziej. Nie mogło przepłynąć Atlantyku. Kontynenty musiały być połączone.

Pasmo górskie: łańcuchy górskie w Szkocji idealnie się nakładają na Góry Appalachów na wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, gdy kontynenty zostaną przesunięte. Te same skały, tej samej wieku, tej samej formacji: rozdzielone oceanem.

Ślady lodowcowe: starożytne ślady lodowcowe znalezione w Afryce, Indiach, Ameryce Południowej i Australii wszystkie wskazują na jeden lodowiec, który był skupiony na Antarktydzie: dokładnie tam, gdzie kontynenty się znajdowały w Pangaei.

Pomiary GPS: dziś możemy bezpośrednio pomiara ruchu płyt za pomocą satelit GPS. Europa od Ameryki Północnej się oddala o około 2,5 cm na rok. Możemy obserwować to w czasie rzeczywistym.

Przyszła Ziemia

Która Droga?

Jeśli płyty nadal poruszają się z aktualnymi szybkościami, geolodzy mogą przewidzieć, gdzie kontynenty będą się znajdować w przyszłości.

Około 250 milionów lat kontynenty oczekują się znowu zderzyć w nowe superkontynent. Naukowcy nadały mu różne nazwy: Pangaea Ultima, Amasia lub Novopangaea, w zależności od tego, który model wykorzystują.

Ocean Atlantycki się zamknie. Afryka połączy się z Europą. Australia przesunie się na północ do Południowo-Wschodniej Azji.

To już się zdarzyło. Pangaea nie była pierwszym superkontynentem: było ich kilka, sięgających miliardów lat wstecz. Cykl rozdzielania i ponownego łączenia trwa około 400-500 milionów lat. Geolodzy nazywają to cyklem superkontynentu.

Co Pamiętasz?

Wielka Wizja

Ziemia nie jest statyczna. Jest dynamiczna, krążąca planeta: cienka skorupa, która porusza się na morzu powoli przesuwających się skał.

Wszystko się łączy: prące konwekcyjne powodują ruch pływów; granice pływów produkcją trzęsienia ziemi, wulkanów i gór; dowody są zapisane w skamieniałościach, skałach i danych GPS.

Alfred Wegener zobaczył kawałki puzzli wieków temu. Potrzeba świata kilku dekad, aby dołączyć. Dziś tłumienie płyt jest jednym z najpotężniejszych ramion w całej naukach: wyjaśnia wszystko od tego, dlaczego Japonia ma trzęsienia ziemi, do tego, dlaczego możesz znaleźć muszele na szczytach gór.