Η Γη είναι ένας δυναμικός πλανήτης. Είναι κατασκευασμένο από στρώματα: το φλοιό, το μανδύα και τον πυρήνα. Ο ίδιος ο μανδύας είναι μια ενδιαφέρουσα ζώνη, με διαφορές μεταξύ του άνω και του κάτω μανδύα. Βοηθά να μάθετε τον ορισμό του ανώτερου μανδύα και του κάτω μανδύα, μαζί με τα διαφορετικά χαρακτηριστικά τους, για να κατανοήσετε καλύτερα τη γεωλογική συμπεριφορά της Γης.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Ο μανδύας είναι το στρώμα του εσωτερικού της Γης μεταξύ του φλοιού ή της επιφάνειας και του εσωτερικού πυρήνα. Ο άνω και κάτω μανδύας διαφέρουν μεταξύ τους σε θέση, θερμοκρασία και πίεση.
Τα επίπεδα της Γης
Μπορεί να θυμάστε να φτιάχνετε ένα μοντέλο της Γης σε σχολείο βαθμού από πηλό. Αυτό το μοντέλο θα είχε ένα σακάκι, πιθανότατα να δείχνει τρία διαφορετικά στρώματα: το φλοιό, το μανδύα και τον πυρήνα. Ωστόσο, η πραγματική φύση της εσωτερικής σύνθεσης της Γης είναι πιο περίπλοκη.
Το εξώτατο, λεπτό στρώμα που ονομάζεται φλοιός είναι το σπίτι της ζωής στη Γη. Είναι η επιφάνεια στην οποία περπατάτε, και τα βουνά και άλλα τοπία που βλέπετε. Όσο τεράστιο μπορεί να φαίνεται αυτό το στρώμα, ο φλοιός αποτελεί μόνο το 1 τοις εκατό του πλανήτη.
Ο μανδύας βρίσκεται κάτω από το φλοιό. Αυτή η περιοχή αποτελεί περίπου το 84 τοις εκατό της Γης. Ο φλοιός και μέρος του άνω μανδύα κινούνται λόγω της μεταφοράς από τη θερμότητα στο εσωτερικό της Γης. Αυτό ονομάζεται τεκτονική πλάκας. Αυτή η κίνηση των τεκτονικών πλακών προκαλεί σεισμούς και σχηματίζει βουνά. Η θερμότητα παράγεται από τη ραδιενεργή διάσπαση στοιχείων βαθιά μέσα στη Γη. Με την πάροδο του χρόνου, αυτή η συναισθηματική δράση άλλαξε τη διάταξη των ηπείρων. Η σταδιακή άνοδος και πτώση του υλικού στον μανδύα μπορεί να προκαλέσει μάγμα μέσω εκρήξεων ηφαιστείων. Μεταξύ του άνω μανδύα και του πυρήνα βρίσκεται ο κάτω μανδύας.
Κάτω από τον κάτω μανδύα, ο πυρήνας αποτελεί το κέντρο της Γης και περιέχει κυρίως σίδηρο και νικέλιο. Το εξωτερικό του στρώμα είναι υγρό, αλλά το εσωτερικό του στρώμα είναι στερεό λόγω απίστευτης πίεσης. Αυτός ο πυρήνας πιστεύεται ότι περιστρέφεται πιο γρήγορα από άλλα στρώματα του πλανήτη. Θεωρείται επίσης ότι αποτελείται κυρίως από σίδηρο, αλλά νέες ανακαλύψεις αποκαλύπτουν περίεργη συμπεριφορά ορυκτών. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η πηγή των μαγνητικών πεδίων της Γης προέρχεται από τη συναγωγική δράση του λιωμένου εξωτερικού πυρήνα, ο οποίος θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα ρέοντα ηλεκτρικά ρεύματα.
Ορισμός ανώτερου μανδύα
Ο ανώτερος ορισμός του μανδύα είναι απλά το στρώμα ακριβώς κάτω από τον φλοιό της Γης. Η σύνθεση μανδύα αποτελείται κυρίως από στερεά πυριτικά άλατα. Υπάρχουν, ωστόσο, περιοχές που είναι λιωμένες. Επομένως, ο άνω μανδύας είναι ιξώδης, με στερεά και πλαστικά χαρακτηριστικά. Ο άνω μανδύας, μαζί με την κρούστα, περιλαμβάνει αυτό που ονομάζεται λιθόσφαιρα. Η λιθόσφαιρα έχει πάχος περίπου 120 μίλια ή 200 χιλιόμετρα. Εδώ υπάρχουν οι τεκτονικές πλάκες. Κάτω από τη λιθόσφαιρα, θα βρείτε την ασθενόσφαιρα. Η λιθόσφαιρα ουσιαστικά γλιστρά πάνω από την αστενόσφαιρα ως μια σειρά τεκτονικών πλακών. Το βάθος του άνω μανδύα κυμαίνεται μεταξύ 250 και 410 μιλίων (403 έως 660 km). Σε αυτό το βάθος, ο βράχος μπορεί να υγροποιηθεί στο μάγμα. Το Μάγμα στη συνέχεια ανεβαίνει λόγω της μεταφοράς και καθώς εξαπλώνεται σχηματίζει τον φλοιό του πυθμένα του ωκεανού. Αυτό το κυρίως πυριτικό μάγμα περιέχει επίσης διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα. Αυτός ο συνδυασμός έχει ως αποτέλεσμα την τήξη των βράχων σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από ό, τι χωρίς το διοξείδιο του άνθρακα.
Ορισμός κατώτερου μανδύα
Ο κάτω ορισμός μανδύα είναι η περιοχή μέσα στη Γη που βρίσκεται κάτω από τον άνω μανδύα. Σε αυτό το επίπεδο, υπάρχει πολύ μεγαλύτερη πίεση από ό, τι στον άνω μανδύα, οπότε ο κάτω μανδύας είναι λιγότερο ιξώδης. Ο κάτω μανδύας περιλαμβάνει μόνο το 55% του όγκου της Γης. Ο κάτω μανδύας έχει βάθος περίπου 410 έως 1.796 μίλια (ή 660 έως 2.891 χλμ.). Τα άνω άκρα του, ακριβώς κάτω από τον άνω μανδύα, αποτελούν τη ζώνη μετάβασης. Το όριο του πυρήνα-μανδύα ορίζεται στο βαθύτερο σημείο του κάτω μανδύα. Η σύνθεση του κατώτερου μανδύα αποτελείται από πλούσιο σε σίδηρο περοβσκίτη, ένα σιδηρομαγνητικό πυριτικό ορυκτό που είναι το πιο άφθονο πυριτικό ορυκτό στη Γη. Αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν τώρα ότι ο περοβσκίτης υπάρχει σε διαφορετικές καταστάσεις ανάλογα με τις θερμοκρασίες και τις πιέσεις στον κάτω μανδύα. Ο χαμηλότερος μανδύας αντιμετωπίζει εξαιρετικές πιέσεις που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των ορυκτών. Μια φάση του περοβσκίτη δεν θα είχε σίδηρο, για παράδειγμα, μια άλλη πιθανή φάση θα ήταν πλούσια σε σίδηρο και θα είχε εξαγωνική δομή. Αυτό ονομάζεται υπεροσκίτης φάσης Η. Οι επιστήμονες συνεχίζουν να ερευνούν πιθανώς εξωτικά, νέα ορυκτά μέσα στο κάτω μέρος του μανδύα. Είναι σαφές ότι αυτή η περιοχή υπόσχεται ενδιαφέρουσες νέες ανακαλύψεις για τα επόμενα χρόνια.
Συγκρίνετε και αντιπαραβάλλετε τα δύο ανώτερα στρώματα του μανδύα
Η επιστήμη της σεισμολογίας βοηθά στην κατανόηση της εσωτερικής δομής της Γης. Τα δεδομένα από τη σεισμολογία μπορούν να παρέχουν δεδομένα σχετικά με το βάθος, την πίεση και τη θερμοκρασία του μανδύα και τις αλλαγές στα ορυκτά που προκύπτουν από αυτά. Οι επιστήμονες μπορούν να μελετήσουν τα χαρακτηριστικά του μανδύα μέσω της ταχύτητας των σεισμικών κυμάτων μετά τους σεισμούς. Αυτά τα κύματα κινούνται γρηγορότερα σε πυκνότερο υλικό, όπου υπάρχει μεγαλύτερο βάθος και πίεση. Μπορούν να μελετήσουν τις αλλαγές στις ελαστικές ιδιότητες του μανδύα στα όρια που ονομάζονται σεισμικές ασυνέχειες. Οι σεισμικές ασυνέχειες αντιπροσωπεύουν ξαφνικά άλματα στις ταχύτητες σεισμικών κυμάτων πέρα από ένα όριο. Όπου μπορεί να βρεθεί ο περοβσκίτης στο μανδύα, υπάρχει μια σεισμική ασυνέχεια που χωρίζει τον κάτω μανδύα από τον άνω μανδύα. Με αυτές τις διάφορες μεθόδους, καθώς και εργαστηριακά πειράματα και προσομοιώσεις, μπορείτε να συγκρίνετε και να συγκρίνετε τα δύο ανώτερα στρώματα του μανδύα. Υπάρχουν τρεις διαφορετικές διαφορές μεταξύ του άνω και του κάτω μανδύα.
Η πρώτη διαφορά μεταξύ του άνω μανδύα και του κάτω μανδύα είναι η θέση τους. Ο άνω μανδύας ενώνει τον φλοιό για να σχηματίσει τη λιθόσφαιρα, ενώ ο κάτω μανδύας δεν έρχεται ποτέ σε επαφή με το φλοιό. Στην πραγματικότητα, ο άνω μανδύας βρέθηκε να περιέχει δάκρυα σε ορισμένες περιοχές, όπως η ινδική τεκτονική πλάκα, η σύγκρουση της οποίας με την ασιατική τεκτονική πλάκα προκάλεσε πολλούς καταστροφικούς σεισμούς. Αυτές οι σχισμές εμφανίζονται σε πολλά σημεία του άνω μανδύα. Οι περιοχές του φλοιού πάνω από αυτά τα δάκρυα εκτίθενται σε περισσότερη θερμότητα του μανδύα από άλλες περιοχές, και σε αυτές τις περιοχές με θερμότερη κρούστα, οι σεισμοί δεν είναι τόσο διαδεδομένοι. Τα στοιχεία από την έρευνα δείχνουν ότι ο φλοιός και ο άνω μανδύας στο νότιο Θιβέτ συνδέονται έντονα. Πληροφορίες όπως αυτές μπορούν να βοηθήσουν στην εκτίμηση του κινδύνου σεισμού.
Η θερμοκρασία είναι μία από τις διαφορές μεταξύ των δύο άνω στρωμάτων του μανδύα. Οι θερμοκρασίες του άνω μανδύα κυμαίνονται από 932 έως 1.652 βαθμούς Φαρενάιτ (ή 500 έως 900 βαθμούς Κελσίου). Η χαμηλότερη θερμοκρασία μανδύα, σε αντίθεση, φτάνει τους 7.230 βαθμούς Φαρενάιτ ή 4.000 βαθμούς Κελσίου.
Η πίεση είναι μια μεγάλη διαφορά μεταξύ του άνω και του κάτω μανδύα. Το ιξώδες του άνω μανδύα είναι μεγαλύτερο από το ιξώδες του κάτω μανδύα. Αυτό συμβαίνει επειδή υπάρχει λιγότερη πίεση στον άνω μανδύα. Η πίεση του κάτω μανδύα είναι πολύ μεγαλύτερη. Στην πραγματικότητα, η πίεση του κάτω μανδύα κυμαίνεται από 237.000 φορές ατμοσφαιρική πίεση έως 1,3 εκατομμύρια φορές ατμοσφαιρική πίεση! Ενώ η θερμοκρασία είναι πολύ μεγαλύτερη στο κάτω μανδύα και μπορεί να λιώσει βράχους, η μεγαλύτερη πίεση αποτρέπει την τήξη.
Είναι σημαντικό να μελετήσετε τα χαρακτηριστικά των στρωμάτων της Γης, να κατανοήσετε καλύτερα πώς η αλληλεπίδρασή τους επηρεάζει τη ζωή στην επιφάνεια. Η καλύτερη γνώση του άνω και του κάτω μανδύα μπορεί να βοηθήσει στον κίνδυνο σεισμού. Οι γεωλόγοι μπορούν να μάθουν περισσότερα για το ιξώδες των λειωμένων πετρωμάτων και τα χαρακτηριστικά τους υπό αυξανόμενη πίεση και βάθος. Η κατανόηση των στρωμάτων της Γης βοηθά επίσης στον καθορισμό του τρόπου με τον οποίο σχηματίστηκε η Γη. Ενώ οι άνθρωποι δεν μπορούν ακόμα να υδραυλίσουν τα βάθη της Γης με τον τρόπο που μπορούν να κάνουν τις θάλασσες και το διάστημα, οι επιστήμονες καθιστούν δυνατή την πρόβλεψη των εξωτικών ιδιοτήτων του άνω και κάτω μανδύα.