¿De qué está compuesto el núcleo interno de la Tierra y cómo lo sabemos? ¿Cómo se pueden usar las ondas sísmicas para predecir la composición del núcleo interno?

El núcleo de tierra se puede dividir en dos partes:

1. Núcleo externo
2. Núcleo central

El núcleo de la tierra es rico en minerales de NÍQUEL Y FERROSO (Ni-Fe). A medida que descendemos en la profundidad de la densidad de la tierra, la temperatura y la presión también aumentan gradualmente, en el núcleo interno la temperatura alcanza hasta 6000 Celsius (° C), que es más probable que la temperatura del sol.

1. El núcleo interno y el núcleo externo de la Tierra están hechos de una aleación de hierro y níquel. El estado de la materia (sólido, líquido o gaseoso) de un material determinado depende de su temperatura y presión.
2. La mayoría de los materiales, incluidos el hierro y el níquel, cambian de líquido a sólido a temperaturas más bajas y / o presiones más altas. Es fácil de entender pasar de sólido a líquido a temperaturas más altas porque todos estamos familiarizados con el derretimiento del hielo en un día cálido.
3. ¿Por qué los materiales cambian de líquido a sólido a una presión más alta? Para casi todos los materiales (excepto el agua), los átomos están más juntos en estado sólido que en estado líquido. Entonces, cuando aprietas los átomos con alta presión, el material cambia de líquido a sólido.

• A medida que profundizas en la Tierra, aumentan tanto la temperatura como la presión. Aunque el núcleo interno está muy caliente, es sólido porque está experimentando una presión muy alta. La presión en el núcleo externo no es lo suficientemente alta como para hacerlo sólido.

La velocidad de los cambios sísmicos a medida que viajan a través de materiales con diferente densidad .

1. Si la Tierra fuera homogénea, las ondas sísmicas viajarían en senderos en línea recta a velocidad constante.
2. En realidad, la tierra tiene un núcleo denso, produciendo una zona de sombra en la que no se detectan ondas sísmicas.
3. Los patrones de ondas reflejadas y refractadas ayudaron al geofísico a deducir la estructura de la capa de la Tierra.

Un factor que no se menciona en algunas de las otras respuestas es que nuestro conocimiento moderno de sismología solo fue codificado en la década de 1970, pero los científicos han sabido desde principios / mediados del siglo XIX que tenía que haber una gran cantidad de hierro en algún lugar profundo la tierra. Había dos piezas clave de evidencia para esto:

UNO: La tierra tiene un campo magnético; tiene que haber una gran cantidad de material ferromagnético en algún lugar dentro de ella. Pero la mayoría de las rocas de la corteza no son fuertemente ferromagnéticas, y el campo magnético es bastante uniforme en toda la Tierra, lo que significa que la fuente del magnetismo debe ser bastante profunda dentro del planeta.

DOS: A fines del siglo XVIII y principios del XIX, los físicos logran medir la constante gravitacional universal. Esto permitió la primera medición precisa de la masa del planeta tierra. Se determinó que la masa del planeta era de aproximadamente 5.972 × 10 ^ 24 kilogramos. La forma (aproximadamente una esfera) y el tamaño (radio = 6371 km en promedio) de la tierra se conocen con un alto grado de precisión desde mediados del siglo XVIII. El uso de estos dos números nos da la densidad promedio de la tierra:
V = 4/3 * pi * r ^ 3 = 4/3 * pi * (6371 ^ 3) = 1.08 * 10 ^ 12 km ^ 3
La combinación de estos dos números nos da una densidad planetaria promedio de 5.515 g / cm ^ 3. Esto es un problema porque las rocas corticales solo tienen una densidad promedio de entre aproximadamente 2.7 g / cm ^ 3 a aproximadamente 3.3 g / cm ^ 3.
Lo que significa que TIENE que haber una gran cantidad de material de mayor densidad que la roca de la corteza en algún lugar profundo de la tierra.

Estas dos pruebas significaron que a mediados del siglo XIX, los geólogos y los físicos estaban bastante seguros de que la Tierra tenía un interior que era al menos en parte de materiales sustancialmente diferentes a las rocas encontradas en la superficie. Un núcleo que contiene principalmente hierro resuelve los problemas de magnetismo y densidad.

El conocimiento más detallado de la estructura del costado de la tierra no comenzó a surgir hasta principios del siglo XX, cuando el científico croata Andrija Mohorovičić analizó los datos sísmicos para descubrir la discontinuidad de Mohorovičić, que separa la corteza del manto.

Nuestro núcleo interno probablemente esté hecho de níquel y hierro. Los científicos han logrado esto de varias maneras. Primero, sabemos que cuando un sistema solar forma los materiales más densos, se concentran hacia el centro del protodisco y, a medida que avanza hacia el exterior del disco, los materiales se vuelven progresivamente menos densos. También sabemos que el sistema está limitado por los materiales que son más abundantes. Por lo tanto, los planetas interiores son en su mayoría metales densos como el hierro y el níquel y los planetas exteriores están hechos de materiales más ligeros como el metano, el CO2, el agua y el helio. También podemos usar la tercera ley de movimiento planetario de Kepler usando la órbita de la luna para calcular la densidad general de la tierra, que luego podemos comparar con las densidades de otros materiales para obtener una mejor aproximación de los materiales que componen la tierra. Por último, podemos usar la sismología hasta cierto punto. Al medir la velocidad de las olas y el grado de refracción en las barreras químicas y físicas, podemos tener una idea bastante clara de la composición química dentro de la tierra. Por supuesto, tenemos que tener en cuenta factores como el calor y la presión, ya que estos afectan la velocidad con la que una ola puede pasar a través de un medio dado.

Gran parte de lo que sabemos proviene de interpretar un gráfico como este, que muestra los tiempos de viaje de los terremotos:
Hasta aproximadamente 15 grados de separación entre terremoto y sismómetro (medido desde el centro de la tierra), es principalmente agradable y simple: hay ondas P rápidas (compresivas), ondas S (cortantes) más lentas e incluso ondas superficiales más lentas. Pero hay algunos ecos tardíos y débiles (16 minutos, 31 minutos, etc.) a distancias cortas, y muchos ecos a distancias más grandes. Una pista importante es que la línea P (que se convierte en Pdiff) se desvanece a 150 °. Eso significa que las ondas P están comenzando a rozar el núcleo externo y están siendo bloqueadas. Poner muchas de estas pistas juntas da la clave de interpretación en la Nomenclatura de las Fases Sísmicas y la estructura en la Estructura de la Tierra.

La ciencia no lo sabe, pero plantea la hipótesis de que el campo geomagnético es creado por un “geodinamo” con un núcleo interno sólido suspendido en un núcleo externo fluido. Los datos sísmicos, de terremotos, muestran que las ondas transversales no se transmiten debajo del manto, por lo que tiene sentido que el material sea fluido debajo. Las ondas de compresión (similares a las ondas de sonido) se transmiten, por lo que hay algunos datos buenos. Y el campo geomagnético se observa bien y pide alguna explicación. (Una onda transversal es aquella en la que el desplazamiento es perpendicular a la dirección del movimiento, y estos se transmiten bien a través de materiales sólidos, como la corteza terrestre y el manto, pero no fluidos).

El níquel-hierro es una conjetura, basada en la prevalencia de meteoritos de níquel-hierro, lo que podría indicar que es un material común fallido de eones anteriores, y del campo gravitacional de la Tierra, lo que indica que el núcleo tiene que ser denso.

Una explicación alternativa para el ‘geodinamo’ podría ser algún tipo de proceso de plasma, que involucra el movimiento de fluidos cargados, como los que pueden existir por las temperaturas y presiones extremas. Pero esta no es una propuesta de “uno u otro”: los detalles son un área de investigación actual. Y el hierro-níquel podría dar paso a alguna otra suposición compositiva, si algunos datos lo promueven. El hierro-níquel es lo más probable con la comprensión actual.

Para obtener más información, aquí hay algunos artículos relevantes:
http://en.wikipedia.org/wiki/Geo …
http://en.wikipedia.org/wiki/His …
http://en.wikipedia.org/wiki/Geo …
http://en.wikipedia.org/wiki/Mag …
http://en.wikipedia.org/wiki/Pla …
http://en.wikipedia.org/wiki/Ion …
http://en.wikipedia.org/wiki/Mag …
http://en.wikipedia.org/wiki/Met …

¡La respuesta que he reunido se basa en lo que he leído y escuchado y, por su naturaleza, es probable que tenga lagunas y lugares donde está mal! Agregue un comentario si encuentra un error, y también perdóneme por no proporcionar nada en forma de referencias de la literatura científica.

¡Espero que esto ayude! ¡A aprender!

Esa es una muy buena pregunta. Este es un excelente ejemplo de inferencia científica.

1. La primera evidencia es la densidad de la Tierra, que es de aproximadamente 5.5 g / cm ^ 3, pero las rocas superficiales no son más de aproximadamente 3 g / cm ^ 3, de lo que podemos inferir que el interior tiene algo más denso
2. Cada vez que hay un terremoto, el interior de la tierra se ilumina con ondas sísmicas. Las ondas sísmicas del cuerpo vienen en longitud (ondas de compresión u ondas P) y transversales (ondas de corte u ondas S). La estructura del interior de la Tierra se infiere de los reflejos de estas ondas. La compresibilidad y la resistencia al corte de las rocas se infiere de las velocidades de las ondas sísmicas.
3. Se produce una transición brusca a una profundidad de aproximadamente 2890 km de profundidad. Las ondas de corte no penetran ni viajan en las profundidades de 2890-5150 km, lo que indica que este núcleo externo es fluido.
4. Desde 5150-6360 km, hay especies de olas que coinciden con el comportamiento de las ondas P del modo de núcleo externo convertidas en ondas S en este núcleo interno. Esto indica que el núcleo externo es fluido y el núcleo interno es sólido.
5. Dado que no es posible obtener muestras del núcleo interno de la Tierra, ¿tenemos muestras del interior de cualquier otro cuerpo similar a un planeta? Resulta que sí. La diferenciación de los químicos que se observan en los meteoritos sugiere que la fuente original era un cuerpo de tamaño planetario con suficiente gravedad para que los materiales pesados ​​se hundieran en el núcleo. Entonces, esos meteoritos de hierro y níquel proporcionan una primera aproximación a la composición del núcleo: hierro, níquel y azufre.
6. Se han realizado experimentos de alta presión con explosivos para determinar las posibles proporciones estables. Esto esta en curso.

El núcleo interno de la Tierra es la parte más interna de la Tierra y, según esta, es una bola principalmente sólida con un radio de aproximadamente 1220 kilómetros, o 760 millas. Se cree que consiste principalmente en una aleación de hierro-níquel
La Tierra fue descubierta para tener un núcleo interno sólido distinto de su núcleo externo líquido en 1936, por el sismólogo Inge Lehmann, [4] quien dedujo su presencia al estudiar sismógrafos de terremotos en Nueva Zelanda; Ella observó que las ondas sísmicas se reflejan en el límite del núcleo interno y pueden ser detectadas por sismógrafos sensibles en la superficie de la Tierra. Este límite se conoce como discontinuidad de Bullen, [5] o, a veces, como discontinuidad de Lehmann. [6] Unos años más tarde, en 1940, se planteó la hipótesis de que este núcleo interno estaba hecho de hierro sólido; su rigidez se confirmó en 1971. [7]

Muchas de las respuestas (las mismas, en realidad) son correctas. Encontré un video de Khan Academy en YouTube que explica esto razonablemente bien. Espero que esto ayude.

La masa total de la tierra se puede calcular con las leyes de Newton. Las ondas sísmicas pueden mostrar variaciones en la densidad y el material. Los materiales primordiales del sistema solar pueden determinarse examinando meteoritos, cometas y asteroides. El hierro y la piedra son comunes. Los materiales más densos se hunden. Usando estos puntos de datos, se podría calcular una mezcla aproximada para dar la masa de hierro vs piedra.

Mi hijo tenía la misma pregunta. Leyendo sobre el núcleo y el manto, mientras también escuchaba sobre el descenso de James Cameron a las profundidades, quería saber cómo podríamos adivinar sobre la composición de la tierra y la densidad interior, temperatura, etc., con tanta confianza. ¿Es todo una farsa? preguntó..

Leí el artículo del sitio web de esta escuela. Bien escrito, y simplemente explicado.

http://www.moorlandschool.co.uk/ …

El núcleo está compuesto de hierro, níquel y otros elementos predominantemente metálicos. Sabemos esto porque la densidad de la Tierra implica un núcleo con una densidad similar a la del núcleo, porque el núcleo externo produce un campo magnético, porque los meteoritos desde el nacimiento del sistema solar tienen composiciones que indican que el hierro y el Ni deben estar presentes. en grandes cantidades en algún lugar de la Tierra, y tal vez otras líneas de evidencia.

El núcleo interno es sólido, mientras que el núcleo externo es líquido. Su composición es (presumiblemente, efectivamente) la misma.

Aquí hay una imagen que ilustra cómo los diferentes tipos de ondas sísmicas viajan a través de diferentes partes de las capas interiores de la Tierra.

Este es un suplemento a la respuesta de Sean. Los científicos creen que nuestro sistema solar ha evolucionado a partir del mismo material y la condrita representa la materia prima del sistema. Entonces, la composición a granel de nuestra tierra debería ser la misma con la condrita. Pero cuando se compara con la condrita, nuestra parte de la tierra agota algunos elementos, en los cuales el hierro es el más importante. Por lo tanto, las ciencias especulan que el hierro, así como otros elementos agotados, por ejemplo, níquel, oro y wolfram, deberían enriquecerse en el núcleo.

Su densidad es una buena pista, y el hecho de que admite un campo magnético. Y a partir de los elementos encontrados en las rocas, que indican la composición general de la Tierra.

Los terremotos y la propagación de ondas de choque dan una buena pista.

El núcleo es una bola densa de los elementos hierro y níquel.

http://in.docsity.com/en-docs/Ge …

Cuando hay un terremoto, las olas atraviesan la Tierra y salen del otro lado, podemos predecir cómo se verían si no hubiera un núcleo, pero no se ven así sino que se ven así.