INGE LEHMANN. S-au împlinit 127 de ani de la națterea seismologului care a descoperit nucleul intern al Pământului

INGE LEHMANN.În urmă cu aproape 80 de ani, Inge Lehmann a transformat percepția asupra Pământului, după ce a descoperit existența nucleului intern al acestuia.

Noul logo al Google arată imaginea Pământului, împărțită în două jumătăți, cu nucleul său strălucind ca o stea.

Specialista în seismologie și geofiziciana Inge Lehmann s-a născut pe 13 mai 1888, în Copenhaga, Danemarca, și a murit pe 21 februarie 1993, în același oraș, la vârsta de 104 ani.

În 1936, Lehmann a postulat că nucleul Pământului nu este o sferă lichidă, ci că există, de asemenea, un nucleu intern, cu proprietăți diferite de cele ale nucleului extern. Concluzia sa a fost rapid acceptată de seismologi, care, până la acel moment, nu reușiseră să propună o ipoteză validă asupra căreia să se poată lucra în ceea ce privește observațiile despre undele primare (undele P) generate de cutremure, care încetinesc atunci când ajung în anumite regiuni interne ale Terrei.

Inge Lehmann. Viața și educația

Inge Lehmann, fiica psihologului experimental Alfred Georg Ludvik Lehmann (1858 – 1921), a fost educată într-o școală progresistă condusă de Hanna Adler, o mătușă a fizicianului Niels Bohr. Tatăl său și Adler au fost, de altfel, cele două influențe majore asupra dezvoltării intelectuale a lui Lehmann.

A studiat matematica la Universitatea din Copenhaga și la cea din Cambridge, deși, la un moment dat, a trebuit să întrerupă studiile din cauza sănătății precare. În 1923, s-a angajat la Universitatea din Copenhaga ca asistentă a matematicianului J.F. Steffensen, iar apoi a devenit asistentă a specialistului în geodezie Niels Erik Nørlund, sub coordonarea căruia a contribuit la înființarea unor observatoare seismologice în Danemarca și Groenlanda. Atunci a început să dezvolte o pasiune pentru seismologie, deși provenea dintr-o țară în care nu există cutremure. În 1928, după ce a trecut examenele, a fost angajată ca șef al departamentului de seismologie al Geodetical Institute din Danemarca, coordonat de Nørlund.

Seismoloaga a trebuit să își oprească în mare parte cercetările în 1939, odată cu începerea celui de-al Doilea Război Mondial și ocuparea Danemarcei de către Germania. Daneza s-a mutat în SUA în 1953, după ce în ultimii ani petrecuți la Copenhaga relațiile cu ceilalți colegi din Institut se deterioraseră.

Inge Lehmann a fost recompensată de-a lungul anilor cu numeroase premii, precum Gordon Wood Award (1960), medalia Emil Wiechert (1964), medalia de aur a Societății regale de știință și litere din Danemarca (1965), Tagea Brandt Rejselegat (1938 și 1967), a fost aleasă membră a Societății Regale din Danemarca (1969) și a primit o medalie din partea Societății de seismologie din America (1977).

Asteroidul 5632 a primit numele Ingelehmann, în onoarea sa. De asemenea, un pod din Florida poartă numele cercetătoarei.

În 1997, The American Geophysical Union a creat medalia Inge Lehmann, pentru a onora „contribuția uimitoare la înțelegerea structurii, compoziției și dinamicii mantalei și nucleului Pământului”.

Inge Lehmann și nucleul intern al Pământului

Nucleul Pământuluieste partea centrală, cea mai profundă aPământului, care este situată submantași, probabil, constă din fierșinichelsolid, cu un amestec de alte elemente siderofile. Nucleul începe de la 5.150 km de lascoarța terestră și are o grosime de 1.300 km.

Nucleul terestruare 31,5% din masa totală a Pământului și numai 16,2% din volumul acestuia, nucleul având densitatea medie de 10 g/cm³, pe când densitatea medie a globului este de numai 5,5 g/cm³. Stratul superior al nucleului Pământului este numit zona nucleu-manta.

Nucleul Pământului este constituit dintr-un amestec solid de fier și nichel. Presiunea din acest strat atinge milioane debarișitemperaturi între 4000 și 5000 °C, asemănătoare celor dinpetele solare. Unele ipoteze presupun că, asemănător Soarelui, și în centrul Pământului ar existahidrogencomprimat sub formă solidă (având o structură metalică), care ar putea proveni ca materie primă chiar de pe Soare.

Stratul nucleului extern, fiind situat între adâncimile de 2.900 și 5.100 km, se află într-o stare de agregarefluidă, fiindconstituit dintr-o topitură de fier și nichel care probabil conține urme desulfșioxigen, aici fiind temperaturi de cca. 2900 °C. Aceastătopiturămetalică, fiind un bun conductor electric, ar fi răspunzătoare de magnetismul terestru, sub acțiunea de rotație a Pământului.

Conform studiului „Equatorial anisotropy in the inner part of Earth”s inner core from autocorrelation of earthquake coda”, nucleul interior al Pământului are un miez cu un diametru estimat la jumătate din cel total, aproximativ 1200 km,format din cristalele de fier orientate pe direcția est-vest, scrie Wikipedia.

Inge Lehmannși structura Pământului

Forma globului terestru este aproape sferică, deformarea datorându-se forței centrifuge rezultate prin mișcarea de rotație, Pământul având o formă de „geoid”, adică mai bombat la ecuator și mai turtit la cei doi poli.

Astfel raza Pământului variază între 6357 și 6378 km, fiind alcătuit spre adâncime din mai multe straturi.
Structura Pământului pe straturi:

1. In centrul Pământului se află „miezul” sau „nucleul Pământului” (cu grosimea de aprox. 3.400 km), de consistență fluidă, alcătuit din elemente grele (metale grele mai ales fier), unde au loc reacții atomice de fuziune în condițiile unor temperaturi și presiuni ridicate.

2. Stratul următor este „mantaua Pământului” cu grosimea de 2.900 km. Mantaua este alcătuită din roci plastice, predominând silicații și oxizii.

3. Stratul de la suprafață numit „scoarța” sau „crusta Pământului” este o crustă solidă, este stratul cel mai subțire (40 km grosime) unde domină oxizii și silicații, fiind însă îmbogățit cu unele elemente care nu se pot întâlni în mantaua Pământului.

Această structură stratificată a Pământului stă model și pentru celelalte planete din sistemul solar.

Structura internă a pământului are caracteristica de discontinuitate sau grosimile variabile a straturilor rocilor ce pot favoriza mișcările seismice (cutremurele).

Inge Lehmann.Nucleul Pământului

1. Stratul nucleului intern situat cel mai central în interiorul Pământului întinzându-se în adâncime între 5100 și 6371 km. Nucleul Pământului este constituit dintr-un amestec solid de fier și nichel. Presiunea din acest strat atinge milioane de bari și temperaturi între 4000 și 5000 °C, temperaturi asemănătoare din petele solare. Unele ipoteze presupun că asemănător Soarelui și în centrul Pământului ar exista hidrogen comprimat sub formă solidă (având o structură metalică) care ar putea proveni ca materie primă din Soare.

2. Stratul nucleului extern fiind situat între adâncimile de 2900 și 5100 km, se află într-o starea de agregare fluidă constituit dintr-o topitură de fier și nichel care probabil conține urme de sulf și oxigen, aici fiind temperaturi de cca. 2900 °C. Această topitură metalică fiind un bun conductor electric, sub acțiunea de rotație a Pământului ar fi răspunzătoare de magnetismul terestru.

Nucleul Pământului are 31,5 % din masa totală a Pământului și numai 16,2 % din volumul acestuia, nucleul având densitatea medie de 10 g/cm³ pe când densitatea medie a globului este de numai 5,5 g/cm³. Stratul superior al nucleului Pământului este numit zona nucleu-manta sau era numit „discontinuitatea Wiechert-Gutenberg” sau din cauza discontinuității sale numit Stratul-D (cu o grosime 200 – 300 km) fiind cercetat prin metode seismologice.

În 2010 un grup de cercetători conduși de Satoshi Kaneshima de la Universitatea KyÅ«shÅ«, Japonia, au susținut că ar fi descoperit un nou strat al nucleului, descoperire care ar putea duce la dezlegarea misterelor legate de câmpul magnetic al planetei. Acest strat s-ar afla la extremitatea nucleului și ar fi format dintr-o concentrare de elemente ușoare (oxigen și sulf).

Inge Lehmann.Mantaua Pământului

1. Mantaua internă este separată printr-o zonă de trecere de nucleu fiind caracterizată printr-o schimbare bruscă a densității de la densitatea 10 la 5 g/cm³. Cauza fiind schimbarea compoziției fierul fiind înlocuit de mineralele cu o pondere mai mare în silicați de magneziu (perowskit CaTiO3 descoperit de G. Rose în 1839), precum și a oxizilor metalici de magneziu și fier. Mantaua internă se întinde între adâncimea de 660 km și 2900 km, având o temperatură de cca. 2000 °C. Zona termică D dintre nucleu și mantaua internă este considerat Plume (zona de proveniență a magmei vulcanice).

2. Zona de trecere dintre mantaua internă și mantaua externă este situată între adâncimile de 410 și 660 km, fiind o zonă de trecere dar în același timp este considerată această zonă aparținătoare mantalei externe. Linia de delimitare a fazei de trecere este stabilită prin prezența olivinei mineralul principal din componența mantalei externe. Această schimbare a mineralelor din structură atrage după sine și schimbarea densității și viteza de propagare a undelor seismice.

Mantaua externă începe de la adâncimea de 410 km și se întinde spre suprafață până la granița cu scoarța terestră, având în compoziția sa mai ales peridotit, olivină și piroxeni, fiind prezente și mineralele din grupa granatelor. Mantaua externă cuprinde o zonă numită „asthenosferă” ce se întinde între adâncimile de 100 și 210 km (grec. Asthenospheră = sfera moale) prin rocile topite are o consistență moale jucând un rol important de tampon în atenuarea vitezei de propagare a undelor seismice. Prin consistența fluid-vâscoasă permite alunecarea lentă pe suprafața sa a plăcilor rigide a litosferei (mișcarea de derivă a continentelor).

Mantaua reprezintă 1/3 din masa Pământului, cu o densitate care oscilează între 3¼ și aproape 5 g/cm³. Zona superioară a mantalei este denumită „suprafața sau zona de discontinuitate Moho” (zonă descoperită (1910) de geologul croat A. Mohorovičić) fiind zona care desparte mantaua de scoarță, caracterizată prin discontinuitatea transmiterii undelor seismice și prin schimbarea mineralelor și rocilor componente, care cauzează o schimbare bruscă a densității cu o diferență de 0,5 g/cm³ ceea ce determină o reflectare intensă a undelor seismice, detectate ușor la suprafața Pământului.

Inge Lehmann.Scoarța terestră

„Scoarța terestră” sau „litosfera” (grec. lithos = piatră) este stratul cel mai exterior al Pământului, fiind un strat rigid ce înconjoară „mantaua”, fiind alcătuit din două părți mai importante foarte diferite între ele.

1. „Scoarța oceanică” sau marină are o grosime mică de 5 – 10 km (în comparație cu celelalte straturi terestre) fiind constituită din plăci uriașe rigide, care plutesc și alunecă încet pe „asthenosferă” (strat fluid), în zona cu crăpături sau la limita dintre două asemenea plăci, este presată magmă bazaltică din adâncime, răcindu-se ca bazalt și gabro pe fundul oceanelor astfel se produce ca pe o bandă rulantă insule noi, coastele mărilor și oceanelor fiind într-o continuă transformare. Astfel se poate explica faptul de ce țărmurile mai vechi sunt mai îndepărtate de locurile unde iese magma pe fundul mării, această vechime a rocilor se poate determina prin măsurarea polarității magnetice. Prin mișcările plăcilor în zonele de subducțiune (încălecare) a plăcilor tectonice, plăcile aflate dedesubt ajung să fie scufundate în „manta” unde în prezența temperaturilor ridicate se retopesc.

2. Scoarța continentală este constituită din blocuri separate numite continente, asemenea scoarței oceanice și aceste plăci plutesc pe suprafața asthenosferei, locurile unde se înalță masivuri mari muntoase sunt scufundate prin greutatea proprie mai adânc (Izostazie o teorie în geologie de compensare a greutății). O studiere detailată arată că scoarța continentală poate fi subîmpărțită într-o scoarță rigidă de suprafață și o scoarță profundă ductilă, straturi care sunt separate prin formarea de minerale numită „zona de discontinuitate Conrad”.

Grosimea scoarței terestre variază între 30 și 60 de km cu o grosime medie de 35 km, fiind compusă în special din roci cristaline cu reprezentanții principali din grupa cuarțului, feldspatului și oxizilor metalici.

În scoarța terestră, mineralele și rocile sunt supuse unor acțiuni de transformare continuă, numită „circulația rocilor” care trec dintr-o formă în alta (roci magmatice, roci metamorfice și roci sedimentare), cu unele excepții („terrane”, roci ce ating vârsta de 3,96 miliarde de ani) aflate la marginea continentelor vechi, în general nu se pot întâlni roci ce depășesc vârsta de 200 milioane de ani.