Как учёные заглянули в недра Земли, не выходя из кабинета?

(Или почему мы знаем, что внутри, хотя никто туда не залезал)

Представьте, что Земля — это огромный апельсин. А Кольская сверхглубокая скважина, самая глубокая дырка на планете, — это всего лишь царапина от ногтя на его кожуре. Серьёзно! Глубина 12 километров — это ничто по сравнению с 6371 километром до центра.
Но как же тогда учёные смело заявляют: «В ядре много железа и никеля» или «больше 99 % золота спрятано глубоко-глубоко»? Они что, рентгеновским зрением обладают?


Нет, у них есть вещи покруче: детективные методы, смекалка и… космические рецепты.

Способ №1. «Слушаем пульс Земли»
Когда случается землетрясение, по планете бегут сейсмические волны — как звук от топота великана. Учёные их ловят и видят: волны одни материалы проходят легко, а от других — отскакивают, как мячик от стены.
Так они «просвечивают» Землю, как врач делает УЗИ. Хитрость в том, что скорость волн меняется в зависимости от того, из чего состоит порода. Если волна замедлилась — значит, попала в более лёгкую мантию; ускорилась — нырнула в плотное железное ядро.
Это как если бы вы с закрытыми глазами стучали по полу палкой и по звуку определяли, где под вами бетон, а где — дерево.
Интересный факт: благодаря этим волнам мы знаем, что внешнее ядро — жидкое (S-волны через него не проходят), а внутреннее — твёрдое. И именно жидкое ядро создаёт магнитное поле Земли, без которого нас бы жарило космическое излучение.

Способ №2. «Вулканы — наш лифт в глубину»
Раз в несколько лет вулканы выбрасывают из мантии горячие камни и лаву. Это — бесплатный лифт, который доставил образцы с глубины до 200–300 км.
Учёные радуются таким «подаркам» и изучают их в лабораториях. А если лавы мало, они ищут ксенолиты — это такие камни-путешественники: их вынесло наверх во время древних взрывов, и они попали в руки геологов.
А что насчёт алмазов?
Самые глубокие алмазы (супер-глубокие) прилетели к нам с глубин 400–700 км — их «выплюнули» кимберлитовые трубки. Внутри таких алмазов иногда находят кусочки минералов, которые могли образоваться только при давлении, как в нижней мантии. Это почти как письмо из центра планеты.

Способ №3. «Секретный ингредиент из космоса»
А теперь — самый крутой фокус! Учёные знают: вся Солнечная система слеплена из одного «теста». Значит, Земля и метеориты (которые падают к нам с неба) должны быть похожи по составу, как родные братья.
В роли эталона выступают хондриты — древние каменные «кирпичики» планет.
И дальше включается математика:

• Берём состав метеорита (это «рецепт» всей системы).
• Отнимаем от него состав верхней коры (его мы знаем точно).
• Что осталось? То, что ушло в ядро!

Так выяснилось, что в центре Земли лежат тонны золота, платины и других металлов. Их там в тысячу раз больше, чем на поверхности! Вот незадача: золото есть, а копать до него — почти 2900 км. Даже Кольская скважина тут отдыхает.
Ещё круче: сейчас учёные ловят геонейтрино — почти невидимые частицы, которые рождаются в недрах от распада урана и тория. Это как подслушать, сколько «батареек» работает глубоко внутри.

А как же неравномерность на поверхности? Почему где-то золото, а где-то — песок?
Всё просто: Земля — не кекс, она не перемешана равномерно. В одной пещере — залежи алмазов, в соседней — их ноль. Но учёным это не мешает.
Они вычисляют среднее содержание элемента в коре — так называемый «кларк». Это как средняя температура по больнице: где-то жарко, где-то холодно, а в среднем — +36,6.
Если в каком-то месте элемента в 100–1000 раз больше кларка — БИНГО! Здесь месторождение. Именно по этой логике геологи находят алмазы, нефть и газ.

Вот вам два факта для удивления друзей:

• Если собрать всё золото, добытое за всю историю человечества, получится куб со стороной около 22–23 метров. Влезет в трёхэтажный дом!
• А если бы мы могли добраться до ядра и вытащить всё золото оттуда, то им можно было бы покрыть всю поверхность Земли слоем примерно в 4 метра толщиной!

Но бурить туда мы пока не умеем. Так что носим золото в виде колечек, а ядро так и остаётся самым дорогим «несъедобным» пирожным в мире.