Straturile Pământului pot fi stabilite în funcție de compoziția chimică (din ce sunt făcute) și de proprietățile mecanice (rezistența și elasticitatea rocii). Pământul este format din mai multe straturi.
Straturile bazate pe compoziția chimică sunt nucleul, mantaua și scoarța. După proprietățile lor mecanice, straturile Pământului sunt litosfera, astenosfera, mantaua inferioară (denumită și manta mezosferică), nucleul exterior și nucleul interior.
Haideți să explorăm mai în detaliu straturile planetei noastre, începând din centrul Pământului și până la suprafață.
Nucleul interior
În centrul Pământului se găsește un nucleu interior solid format din fier. Acest nucleu dens și fierbinte are o rază de aproximativ 1.221 km și o presiune de circa 3,6 milioane de atmosfere.
Temperaturile din nucleul interior sunt apropiate de cele de pe suprafața Soarelui (aproximativ 5.200 grade Celsius) – mai mult decât suficient pentru a topi fierul -, însă presiunea uriașă menține nucleul interior în stare solidă.
Principalii factori care contribuie la încălzirea nucleului interior sunt degradarea elementelor radioactive, cum sunt uraniul, toriul și potasiul din mantaua și scoarța Pământului, căldura reziduală de la formarea planetei și căldura emisă de solidificarea nucleului exterior.
Nucleul interior se rotește în același sens cu suprafața planetei, însă cu o viteză puțin mai mare, efectuând o rotație suplimentară la fiecare o mie de ani.
Nucleul exterior
Nucleul exterior se află între nucleul interior și manta. Granița dintre nucleul interior și nucleul exterior este cunoscută sub denumirea de Discontinuitatea Seismică Lehman.
Nucleul exterior are o grosime de aproximativ 2.200 km și este format din fier și nichel în stare lichidă. Temperaturile de aici se situează între 4.500 și 5.500 grade Celsius.
Interiorul Pământului se răcește gradual în timp. Pe măsură ce se răcește, nucleul exterior lichid se cristalizează și devine parte a nucleului interior solid. În mod remarcabil, nucleul interior ”crește” cu aproximativ un milimetru în fiecare an, ceea ce reprezintă solidificarea a 8.820 de tone de fier topit în fiecare secundă. Solidificarea nucleului exterior eliberează căldură, care conduce la curenții de convecție ce ajută la generarea câmpului magnetic al Pământului.
Mișcarea turbionară a nucleului exterior generează câmpul magnetic al planetei printr-un proces denumit geodinam. Magnetismul din interiorul nucleului este de aproximativ 50 de ori mai puternic decât cel de la suprafață.
În cele din urmă, întregul nucleu se va solidifica, iar câmpul magnetic la Pământului va înceta să mai existe, împreună cu protecția pe care acesta o oferă împotriva radiațiilor cosmice dăunătoare. Din fericire, acest lucru se va întâmpla peste câteva miliarde de ani.
Mantaua
Mantaua este cel mai mare și mai gros strat al Pământului, reprezentând 84% din volumul total al planetei, potrivit National Geographic. Mantaua poate fi împărțită în mantaua superioară și mantaua inferioară (denumită și manta mezosferică); mantaua superioară conține două regiuni distincte: astenosfera și zona inferioară a litosferei.
Mantaua inferioară reprezintă stratul dintre nucleul exterior și astenosferă. Ea reprezintă 55% din volumul Pământului și are o presiune de 1,3 milioane de atmosfere în direcția nucleului exterior.
Temperatura și presiunea din mantaua inferioară sunt mult mai mari decât în mantaua superioară. Presiunea imensă menține acest strat în stare solid, în ciuda temperaturilor ridicate capabile să topească rocile
Potrivit Institutului Gemologic al Americii, diamantele se formează în interiorul mantalei, la aproximativ 150-200 km sub suprafață. Ele sunt aduse la suprafață de către magmă, în timpul proceselor tectonice.
Diamant neprelucrat. | Foto: DAVE FISCHER/WIKIMEDIA COMMONS (CC BY-SA 3.0)
Astenosfera
Astenosfera este un strat cu o grosime de 180 km al mantalei superioare, aflat între mataua inferioară și litosferă. Termenul de astenosferă provine de la cuvântul grecesc ”asthenes”, care înseamnă ”slab”. Acest strat este mai dens și mai fluid decât litosfera, iar temperatura și presiunea sunt atât de ridicate, încât rocile curg extrem de lent, cu o consistență foarte vâscoasă.
Temperaturile din astenosferă sunt în jur de 1.500 grade Celsius. Rocile sunt ”pe punctul de a se topi”, dar din cauza presiunii ridicate, ele se comportă într-o manieră mai ductilă, potrivit Societății de Geologie.
Litosfera
Litosfera este stratul exterior al Pământului, compus din scoarță și partea fragilă a mantalei superioare. Termenul de litosferă este derivat din cuvintele grecești ”lithos”, care înseamnă piatră, și ”sphaira”, care înseamnă glob sau minge.
Temperaturile litosferei variază de la zero grade Celsius, în scoarță, pănă la 500 de grade Celsius, în mantaua superioară.
Litosfera este divizată în plăci litosferice mari (denumite și plăci tectonice). Curenții de convecție din mantaua inferioară și astenosferă ajută la deplasarea plăcilor litosferice rigide. Mișcarea lentă de ”plutire” a litosferei pe astenosferă conduce la tectonica plăcilor și la fenomenele ulterioare, cum sunt cutremurele, erupțiile vulcanice și formarea munților.
Litosfera poate fi împărțită în continuare în scoarță continentală și scoarță oceanică. Granița dintre mantaua superioară și scoarță (atât cea continentală, cât și cea oceanică) este cunoscută sub denumirea de Discontinuitate Mohorovičić (Moho). Aceasta se găsește la o adâncime de aproximativ 8 km în zona oceanică și 32 km în zona continentală.
Scoarța oceanică și cea continentală diferă în compoziție, densitate și vârstă. Scoarța oceanică este formată predominant din roci bazaltice închise la culoare, bogate în siliciu și magneziu, în timp ce scoarța continentală este formată din roci de granit deschise la culoare, care conțin oxigen și siliciu. Scoarța oceanică este mai densă decât cea continentală, iar atunci când două plăci tectonice – una oceanică și alta continentală – se întâlnesc, placa oceanică întotdeauna pătrunde sub cea continentală (fenomen numit subducție).
Subducția scoarței oceanice sub scoarța continentală duce la ”reciclarea” continuă a rocilor oceanice în mantaua de dedesubt. Această distrugere constantă este motivul pentru care rocile oceanice rareori sunt mai vechi de 200 de milioane de ani, în timp ce rocile continentale pot ajunge la vârsta de patru miliarde de ani.
Cum știm că straturile Pământului există?
Undele seismice ne pot spune multe despre interiorul Pământului, inclusiv localizarea litosferei și a astenosferei.
În timpul unui cutremur, undele primare (P) și undele secundare (S) se răspândesc prin interiorul Pământului. Stațiile seismice de pe glob detectează aceste unde și le înregistrează viteza, direcția în care călătoresc și dacă ele au fost refractate. Undele seismice se deplasează rapid prin materialele dense, cum sunt rocile, și lent prin lichide.
Diferențele relative dintre timpii de sosire ai undelor la mai multe stații seismice arată vitezele acestora și, ulterior, densitatea materialului prin care au călătorit. De exemplu, undele S nu pot călători prin lichide și nu traversează nucleul exterior al Pământului, ceea ce demonstrează că acest strat este lichid.
Sursa: Space.com