Centrum Ziemi jest młodsze od powierzchni Ziemi. Kto je tam wsadził?

Tytuł artykułu brzmi jak typowy clickbait, ale nim nie jest. Tak o budowie Ziemi mówił ponad pół wieku temu Richard Feynman, jeden z najwybitniejszych fizyków wszech czasów, twórca elektrodynamiki kwantowej i laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. Skąd mu to zatem przyszło do głowy?
Centrum Ziemi jest młodsze od powierzchni Ziemi. Kto je tam wsadził?

Zanim jednak o tym zaskakującym stwierdzeniu, kilka słów wprowadzenia o początkach Ziemi.

Jak powstawała Ziemia?

Jakieś 4,6 miliarda lat temu z potężnego obłoku chłodnego pyłu i gazu, być może wskutek fali uderzeniowej powstałem w eksplozji supernowej gdzieś nieopodal, zaczęła formować się grupa gwiazd. Jedną z tych gwiazd, był żółty karzeł, który później został nazwany Słońcem przez żyjącą w jego blasku cywilizację. Jak ma to miejsce zazwyczaj w takiej sytuacji, po uformowaniu się Słońca, wokół niego pozostały jeszcze resztki dysku protogwiezdnego. Intensywne promieniowanie gwiazdy rozpoczęło proces powolnego rozwiewania tego dysku w przestrzeń kosmiczną. Najlżejsze pierwiastki takie jak wodór czy hel z łatwością zostały odepchnięte od gwiazdy na większą odległość. W bezpośrednim otoczeniu Słońca pozostały jedynie cięższe pierwiastki. Niejednorodności wewnątrz dysku, bezustanne zderzenia między mniejszymi i większymi ziarnami pyłu doprowadziły do sytuacji, w której z czasem z materii tej zaczęły formować się większe obiekty. Z cięższych pierwiastków bliżej Słońca zaczęły formować się planety skaliste, z lżejszych nieco dalej z kolei gazowe olbrzymy.

Czytaj także: Tajemnice wnętrza Ziemi skrywają wiele nieznanych zjawisk. O tej teorii świat nauki nie mówi głośno

Gdy przyszła Ziemia osiągnęła odpowiednią masę, a jednocześnie jeszcze była gorąca, w jej wnętrzu dochodziło do swoistych przetasowań. Wskutek grawitacji cięższe pierwiastki powoli opadały w kierunku centrum formującej się planety, wypychając lżejsze na zewnątrz. W efekcie w środku powstało niezwykle gęste jądro niklowo-żelazowe, otoczone grubym na kilka tysięcy kilometrów płaszczem, który z kolei przykryty jest stosunkowo cienką skorupą.

To jednak jeszcze nie był koniec formowania się naszej planety. Wszak przed naszą planetą był jeszcze okres intensywnego bombardowania przez mniejsze i większe planetoidy, a także zderzenie z Teią, planetą wielkości Marsa. Wszak to zderzenie odpowiada za powstanie Księżyca. Wszystkie te procesy dotyczyły już skorupy oraz płaszcza Ziemi i za bardzo nie wpływały na jego jądro.

Czytaj także: Wnętrze Ziemi inne niż się wydawało? W płaszczu odkryto nowy minerał, którego nikt się nie spodziewał!

Mimo to ponad pół wieku temu słynny już wtedy fizyk Richard Feynman przekonywał, że wnętrze Ziemi jest ponad dwa lata młodsze od powierzchni. O ile fizycy wiedzieli skąd Feynman wyciągnął taki wniosek, to przez całe dekady nikt nie podejmował się zadania sprawdzenia dokładnie różnicy wieku jądra i powierzchni Ziemi. Dopiero kilka lat temu zespół fizyków postanowił wyciągnąć kalkulatory i sprawdzić jak sprawa faktycznie wygląda. Jak przekonywali autorzy artykułu, nikt twierdzenia Feynmana nie sprawdzał. Jego niekwestionowana pozycja w świecie fizyki wystarczała.

Wszystko jest względne

Różnica wieku między jądrem a powierzchnią Ziemi bynajmniej nie miała wynikać z tego, że “ktoś” umieścił jądro w centrum Ziemi dwa lata po jej powstaniu, a z tego, że w różnych układach odniesienia – zgodnie z szczególną teorią względności Alberta Einsteina – czas płynie inaczej. Ogólna teoria względności opisuje zjawisko zwane grawitacyjną dylatacją czasu w pobliżu dużej masy. Czas płynie wolniej w silnym polu grawitacyjnym. Efekt ten wbrew pozorom jest niezwykle mały i co do zasady pomijalny w przypadku mas takich jak masa Ziemi. Z drugiej jednak strony, jeżeli ten niewielki efekt, ta niewielka różnica tempa upływu czasu kumuluje się przez niemal 5 miliardów lat, to w końcu zbiera się z tego mierzalna różnica.

W środku Ziemi mamy małe i gęste jądro składające się z żelaza i niklu. W jego otoczeniu czas tym samym musi płynąć wolniej niż na powierzchni Ziemi. Różnica ta jest niewielka, bo mówimy o ułamku sekundy na każdy rok. Jednak, jak przekonują badacze, na przestrzeni wieku Układu Słonecznego te ułamki sekund uzbierały się w pełne dwa i pół roku. W efekcie, jądro Ziemi jest ponad dwa lata młodsze od powierzchni Ziemi.

Warto tutaj zwrócić uwagę na jeszcze jeden fakt. Efekty te zależą bezpośrednio od pola grawitacyjnego, z jakim mamy do czynienia. Obliczenia przeprowadzone dla Słońca pozwoliły tym samym ustalić, że powierzchnia naszej gwiazdy jest aż 40 000 lat starsza od jej jądra.

Mam nadzieję, że nie odczuwacie niepokoju wiedząc, że nieco ponad 3000 km pod waszymi stopami we wnętrzu Ziemi czas płynie inaczej niż na powierzchni. Tak samo zresztą inaczej czas płynie na Ziemi, na powierzchni Słońca i w jego wnętrzu.

Więcej:Ziemia