pevné vnitřní jádro (obr. 1) je nejvíce vzdálený a tajemný část naší planety, a vedle kůry, je nejmenší „oficiální“ rozdělení Země je interiér. Byl objeven v roce 1936 (1) a do roku 1972 bylo zjištěno, že je pevný, i když s velmi malou tuhostí (2-4). Do roku 1993 bylo zjištěno, že je krystalický (5)., Vnitřní jádro je izolováno od zbytku země vnějším jádrem kapaliny s nízkou viskozitou a může se otáčet, kývnout, kolísat, precess, oscilovat a dokonce převrátit, přičemž je pouze volně omezeno okolními skořápkami. Jeho existence, velikost a vlastnosti omezují teplotu a mineralogii v blízkosti středu Země. Mezi jeho neobvyklé vlastnosti jsou nízká tuhost a viskozitu (ve srovnání s jinými pevných látek), hromadné útlum, extrémní anizotropie, a superrotation (nebo deformace; refs. 5–8)., Ze seismických rychlostí a kosmického množství víme, že se skládá hlavně z krystalů železa a niklu a krystaly musí vykazovat velký stupeň společné orientace. Vnitřní jádro předpokládá se, že mají velmi vysokou tepelnou a elektrickou vodivost, nonspherical tvar, a frekvenčně závislé vlastnosti; také to může být částečně roztavené. To může být zásadní pro existenci magnetického pole a polarity pro zrušení této oblasti (D. Gubbin, D Alfe, G. Masters, D. Price, a. M. Gillan, nepublikované práce)., Zmrazení vnitřního jádra a vyloučení nečistot je pravděpodobně zodpovědné za napájení geodynamo. Přesto vnitřní jádro představuje méně než 1% objemu Země a jen několik seismických vln se k němu někdy dostane a vrátí se na povrch. Vnitřní jádro je pro seismology malým cílem a seismické vlny jsou zkresleny tím, že procházejí celou zemí před dosažením. Podmínky v blízkosti středu Země jsou tak extrémní, že teoretici i experimentátoři mají potíže s duplikací svého prostředí., Nicméně, tam byl nedávný příval aktivity o vnitřní jádro podle seismologists, geochemists, dynamicists, vědci materiálů, a geodynamo teoretiků. Téměř vše, co je známo nebo odvozeno z vnitřního jádra ze seismologie nebo z nepřímého závěru, je kontroverzní. V tomto čísle PNAS, Ishii a Dziewoński (8) přidávají další intriky a komplikace jevům v blízkosti středu Země a navrhují komplexní historii tohoto malého objektu.,

planety se rozlišují, jak se zvětšují a získávají gravitační energii. Načasování této diferenciace je dlouhodobým cílem vědy o Zemi (9-13). Stratifikace hustoty vysvětluje umístění kůry, pláště a jádra., Vnitřní jádro je pravděpodobně také výsledkem chemické stratifikace, ačkoli vliv tlaku na teplotu tání by vytvořil pevné vnitřní jádro, i když by bylo chemicky totožné s vnějším jádrem. Materiály s nízkou hustotou jsou vyloučeny, když je tuhnutí pomalé, takže vnitřní jádro může být čistší a hustší než vnější jádro. Jako vnitřní jádro krystalizuje a vnější jádro se ochladí, materiál konat v roztoku a suspenzi bude deska venku, nebo se usadit na plášť jádra hranice a může být začleněno do nejspodnější plášť., Plášť je obvykle ošetřen jako chemicky homogenní vrstva, ale to je nepravděpodobné. Hustší silikáty, případně bohaté na křemík a železo, také tíhnou ke spodním částem pláště. Kůry a mělká plášť materiály byly vypotil na Zemi, jak to spojil, a některé byly zřejmě nikdy v rovnováze s jádrem materiálu., Vliv tlaku na fyzikální vlastnosti znamená, že plášť a jádro pravděpodobně rozvrstvené nevratně na akrece, že pouze vnější skořepiny pláště účasti v povrchových procesů, jako jsou sopečné činnosti a desková tektonika, a to pouze hlubších vrstev v současné době komunikovat s jádrem.

kůra, horní plášť, spodní plášť, jádro a vnitřní jádro jsou učebnicové členění zemského interiéru. Seismická tomografie se používá k mapování velkých bočních variací v těchto hlavních subdivizích., Seismické techniky s vyšším rozlišením byly použity k objevování a mapování drobných funkcí v horní a dolní části jádra (14-16). Klasické hranice uvnitř Země (6) byly objeveny na počátku minulého století. V 1960s, hranice vnitřní k plášti byly objeveny v hloubkách 400 a 650 km a byly přičítány změnám pevné fáze (17), na rozdíl od ostatních, které jsou hranice chemické nebo tuhnutí. Nedávno byla nalezena pravděpodobná chemická diskontinuita hluboko v plášti (16) a další byla odvozena poblíž 900 km (18)., Seismické nespojitosti jsou obvykle nalézt tím, odraz a lom seismické vlny, ale v poslední době, faktory, jako je anizotropie, útlum, rozptyl, spektrální hustota, a statistické decorrelations byly použity k najít více jemné rysy. Nová oblast hluboko ve vnitřním jádru představuje změnu charakteru anizotropního vzoru (8) a může představovat zásadně odlišný jev.

dlouholetá kontroverze týkající se tažené-out (100 milionů let) vs., zdá se, že rychlé (≈1 milion let) pozemské narůstání se řeší ve prospěch kratších časových měřítek a vysokoteplotního původu. Geofyzikální data vyžadují rychlou akreci země a časnou tvorbu jádra (9). Až do nedávné doby, rychlá akrece byla v rozporu s akreční teorií a izotopovými daty, ale nyní, tyto disciplíny také upřednostňují smluvní časové měřítko. Různé izotopy potvrdily krátké časové intervaly mezi tvorbou sluneční soustavy a procesy planetární diferenciace (10-13)., Toto zjištění má vliv na věk vnitřního jádra a jeho historii chlazení.

existují tři zcela odlišné mechanismy pro vytvoření planetárního jádra. V homogenní akrece hypotéza, křemičitany a kovy přirůstá spolu, ale, jak se Země ohřívá, těžké kovy prosakovat dolů, nakonec tvoří velké husté nahromadění, které rychle klesat směrem ke středu, přičemž siderophile prvky s nimi., V heterogenní akrece hypotéza, žáruvzdorné kondenzáty (včetně železa a niklu) z ochlazení mlhoviny začít tvořit jádro planety, než většina křemičitanů a těkavých látek jsou k dispozici. Pozdní dýha přispívá nízkoteplotními kondenzáty a plyny, včetně vody, ze vzdálených oblastí sluneční soustavy. Konečně, velké pozdní dopady mohou efektivně a rychle vstříknout svá kovová jádra do středu postižené planety a vyvolat další oddělení železa od pláště. Měsíc je vedlejším produktem jednoho z těchto pozdních dopadů., Materiál v jádru tedy může mít více původů a složitou historii. Další otázky týkající se vnitřního jádra zahrnují jeho věk, rychlost růstu, hustotu, teplotu, strukturu a vnitřní zdroje energie (refs. 8 a 19-21, a. D. Gubbin, D Alfe, G. Masters, D. Price, a. M. Gillan, nepublikované práce).

vnější jádro je obvykle považováno za zcela roztavené kvůli nízké viskozitě a neschopnosti přenášet střižné vlny. Mohlo by však obsahovat více než 50% suspendovaných krystalů a stále se chovat jako tekutina., Hranice vnitřního jádra by pak mohla představovat křížení geotermu s tavící křivkou (konvenční vysvětlení) nebo zhutňovací hranicí, kde hustota částic kaše překračuje prahovou hodnotu. Obvykle se předpokládá, že vnější jádro je homogenní, zcela tekuté a turbulentně konvektuje. Vnitřní jádro může také obsahovat podstatnou frakci taveniny, zejména pokud existuje velký interval mezi tuhým a kapalným. Bylo také navrženo, že vnitřní jádro je viskózní tekutina nebo kovové sklo (19)., Nové výsledky na anizotropii to činí nepravděpodobným. Nízká, odvozená viskozita vnitřního jádra znamená, že se může deformovat a konvektovat z vlivu přílivových a rotačních napětí a pohybů vnějšího jádra, jakož i z vnitřně generovaných napětí. Vnitřní jádro je jedním z mála míst v interiéru, kde lze očekávat změny v lidském časovém horizontu. Může vykazovat polotuhou diferenciální rotaci vzhledem k plášti, ale také, a pravděpodobnější, nerigidní nebo plastická deformace. Anizotropie je jedním z indikátorů takové deformace nebo konvekce.,krystaly

jsou anizotropní a mají tendenci být orientovány sedimentací, zmrazením, rekrystalizací, deformací a průtokem. Proto očekáváme, že pevné části země budou anizotropní pro šíření seismických vln a dalších vlastností materiálu. I přes tato očekávání, seismologie pokračoval a vzkvétal s předpokladem isotropy, až do roku 1960. V tomto bodě, teorie seismické anizotropie byl zpracován a pozorování ověřila očekávání (viz odkazy v ref. 6)., Nicméně, většina seismologů ignorovala anizotropii až do nedávné doby v průběhu seismologie. Anizotropie je nejen užitečným nástrojem pro stanovení složení, mineralogie a deformace ze seismologie, ale zemní modely založené na isotropii mohou být zcela špatné. Anizotropie není jen malá odchylka od v podstatě izotropní země. Změna rychlosti seismických vln jako funkce směru může být větší než rychlost způsobená teplotou a složením., V případě vnitřní vnitřní jádro (8), pronikající seismické vlny se šíří téměř radiálně, tak velmi málo informací je extrahovatelný, s výjimkou změny cestovního času s azimut, např. rovníkové vs. polární cesty, nebo s vln, jak se šíří v různých směrech v rovině rovníku. Velikost Fresnelovy zóny také omezuje seismické rozlišení nejvnitřnějšího jádra. Naštěstí vysokotlaké krystaly železa mají velkou anizotropii (21, 22); jinak by se dalo říci jen málo o heterogenitě nebo rotaci/deformaci vnitřního jádra.,

tvar a tkaniny z vnitřního jádra jsou ovlivněny gravitační síly z pláště, elektromagnetické a viskózní napětí z vnějšího jádra, a rotační a přílivových napětí. Tato napětí způsobují nevratný průtok plastu, vyrovnání krystalů a rekrystalizaci. Seismická anizotropie je jedním z výsledků.

vnitřní jádro je vystaven řadě vnějších zdůrazňuje, zahrnující změny v orbitální a rotační parametry, příliv a odliv, gravitační remorkéry z pláště, viskózní přetáhněte vnější jádro a elektromagnetické síly., Může také vytvářet vnitřní napětí tepelnými a chemickými změnami, anizotropií a chlazením a reagovat na ně porézním průtokem, diferenciální rotací, konvekcí a deformací a tvorbou anizotropie materiálu. Anizotropie se může také tvořit zmrazením vnitřního jádra a sedimentací na jeho povrchu. Například heterogenita malého rozsahu může roztavit kanály nebo látku exsoluce a může také generovat zjevnou anizotropii.

konvenční vysvětlení tvorby pevného vnitřního jádra zahrnuje pomalé chlazení a krystalizaci., Protože teplota tání se zvyšuje s tlakem, jádro ztuhne od středu směrem ven. Tento efekt však také znamená, že když se tlak zvyšuje kvůli narůstání, jádro může zmrznout tlak, když země dosáhne kritické velikosti, pokud není velké množství přehřátí. I když víme, že magnetické pole je staré a že solidní a rostoucí vnitřní jádro může být zásadní pro jeho existenci, je možné, že katastrofické události jako je Měsíc-tváření dopad může způsobit vnitřní jádro reformy jeden nebo více krát., Počáteční přehřátí a epizodický růst možná vyřeší některé ze současných energetických problémů (ref. 20 a D. Gubbin, D Alfe, G. Masters, D. Price, a. M. Gillan, nepublikované práce). Pro napájení současného Dynama je zapotřebí rostoucí vnitřní jádro, ale rychlé chlazení mohlo pohánět starověké dynamo (D.Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Price a M. Gillan, nepublikovaná práce). Vnitřní jádro může být proto mnohem mladší než Země. Heterogenita a anizotropie vnitřního jádra může pomoci omezit jeho zjevně složitou historii.,

vnitřní jádro má vliv na širokou škálu geofyzikálních, geochemických (23), magnetických polí a planetárních problémů. Anizotropie je nejen důležitým parametrem týkajícím se dynamiky jádra, ale také umožňuje charakterizovat a sledovat vnitřní jádro. Anizotropie se stala nepostradatelným nástrojem pro seismology, spíše než obtěžování, které bylo kdysi zvažováno. A Vyhlídka na nalezení rozdílů při příštím pohledu nabízí vzrušení neobvyklé ve většině rutinních mapovacích snah.