Lurraren kanpo-nukleo

Lurraren kanpo-nukleoa, gehienbat, burdinaz eta nikelez osatutako geruza plasmatikoa da, mantuaren eta barne-nukleoaren artean kokatua. Bere goiko muga Gutenbergen etena da, 2.885 km-ko sakonera inguruan kokatua; bere beheko muga, berriz, Lehmannen etena da, 5.155 km inguruan kokatua. 2.270 km inguruko lodiera du. Bere tenperatura 4.400 °C-tik —bere goiko eskualdean— 6.100 °C arte —bere beheko zonan— aldatzen da. Lurraren nukleoaren parte da.

Historia 
1904an, Ernest Rutherfordek desintegrazio erradioaktiboa proposatu zuen Lurraren bero-iturri gisa, hori ez zen 2010era arte frogatu. 1906an, Richard Dixon Oldham geologo britainiarrak Lurrak nukleo bat duela kalkulatu zuen lurrikara batek eragindako P-uhinen eta S-uhinen bidaia-denboraren desberdintasunen ebaluazioetan oinarrituta, eta iritzi zuen nukleoaren arteko mugaren erradioa eta Lurraren mantuak 0,6 Lur-erradio zituela edo 2.500-2.600 km inguruko sakonera. 1914an, Beno Gutenberg geofisikari alemaniarrak nukleoaren eta mantuaren arteko mugaren sakonera 2.900 km-tan kalkulatu zuen. Harold Jeffreys matematikari eta geofisikari britainiarrak 2.898±3 km-ko muga baieztatu zuen bere kalkuluetan 1939an. Gaur egun, nukleo-mantuaren muga desberdina dela uste da, eta, batez beste, 2900 km-ko sakoneran ezartzen da.

Inge Lehmann sismologo daniarrak barneko eta kanpo-nukleoaren arteko muga hedapen-abiaduraren eten bat zela aurkitu zuen jada 1936an. P-uhinen ereduak errefrakzio handia adierazten zuen interfaze horretan.

Ezaugarria 
Kanpo-nukleoa egoera likidoan dagoela suposatzen da, S-uhin sismikoak ez baitira bertatik pasatzen eta P-uhinek, bat-batean, abiadura gutxitzen dute. Nikelarekin eta beste elementu arinekin nahasitako burdinaz osatuta dago. Zientzialari gehienek kanpo-nukleoan dagoen konbekzioak, Lurraren errotazioarekin batera (Coriolis efektua), Lurraren eremu magnetikoa sortzen duela uste dute, dinamoaren hipotesiak azaldutako prozesu baten bidez.

Lurraren kanpo-nukleoa elektrizitatearen eroalea da, eta, bertan, konbekzio-korronteak sortzen dira. Geruza eroale horrek Lurraren errotazio-mugimenduarekin konbinatzen du, eta, aldi berean, Lurraren eremu magnetikoa sortzen duen korronte elektrikoen sistema mantentzen duen dinamo bat sortzen da. Kanpo-nukleoa ere Lurraren errotazioaren aldaketa sotilen erantzule da. Geruza hori ez da urtutako burdin hutsa bezain trinkoa, eta elementu arinagoak (He, Ni eta beste) presentzia adierazten du. Zientzialariek susmatzen dute geruzaren % 10 inguru oxigenoz eta/edo sufrez osatuta dagoela, elementu horiek ugariak direlako kosmosean eta erraz disolbatzen burdina urtuan.

Lurraren kanpo-nukleoko elementu argiak

Konposizioa 
Lurraren kanpo-nukleoa ezin da osorik burdinez edo burdin-nikel aleazioz egina egon, haien dentsitateak Lurraren kanpo-nukleoaren dentsitatearen neurketa geofisikoak baino handiagoak direlako. Izan ere, Lurraren kanpo-nukleoa burdina baino ehuneko 5 eta % 10 arteko, gutxi gorabehera, dentsitate txikiagoa da Lurraren nukleo-tenperatura eta presioetan. Horregatik, zenbaki atomiko baxua duten elementuek Lurraren kanpo-nukleoa osatzen dutela proposatu da, bere dentsitatea murrizteko bide bideragarri bakarra baita. Lurraren kanpo-nukleoa, laginketa zuzena egiteko eskuraezina den arren, elementu arinen konposizioek presio handiko esperimentuek, neurketa sismikoetan oinarritutako kalkuluek, Lurraren akrezio-ereduek eta konparazioek duten konposizioa nabarmen mugatu dezakete karbonozko meteorito kondritikoak Lurraren silikatoekin (BSE). Azken kalkuluen arabera, Lurraren kanpo-nukleoa burdinaz osatuta dago, % 0 eta 0,26 arteko hidrogenoarekin, % 0,2ko karbonoarekin, % 0,8 eta 5,3 arteko oxigenoarekin, % 0 eta 4,0 arteko silizioarekin, % 1,7ko sufrearekin eta % 5eko nikelarekin, pisuan, eta nukleo-mantuaren muga eta barne-nukleoaren mugako tenperaturak 4.137 eta 4.300 K eta 5.400 K. eta 6.300 K bitartekoak dira, hurrenez hurren.

Murrizketak

Akrezioa 

Lurraren kanpo-nukleoan dauden elementu arinen barietatea, neurri batean, Lurraren akrezioagatik mugatuta dago. Hau da, edukitako elementu arinek ugariak izan behar izan dute Lurraren eraketan zehar; presio baxuetan burdina likidoan zatitu ahal izan behar izan dute, eta ez dute lurrundu eta ihes egin behar Lurraren akrezio-prozesuan.

CI Kondrita 
CI meteoritoek Eguzki Sistemaren hasierako proportzio berean dituztela uste da; beraz, CI meteoritoen eta hasierako mantuaren (BSE) arteko desberdintasunek Lurreko kanpo-nukleoaren elementu arinen konposizioari buruzko informazioa eman dezakete. Esaterako, BSEn silizioa agortzeak CI-ekin alderatuta, silizioa Lurraren nukleoak xurgatu zuela adieraz dezake; hala ere, oraindik ere, silizio-kontzentrazio sorta zabala Lurraren kanpo-nukleoan eta barne-nukleoan izatea posible da.

Inplikazioak Lurraren nukleoaren akrezio eta eraketaren historian 
Lurraren kanpo-nukleoko elementu argien kontzentrazioen murrizketa zorrotzagoek Lurraren akrezioaren historia eta nukleoaren eraketa hobeto ulertzeko modua emango luke.

Lurraren akreziorako ondorioak 
Lurraren akrezio-ereduak hobeto frogatu litezke Lurraren kanpo-nukleoan dauden elementu argien kontzentrazioen kalkulu hobeak izango bagenitu. Esaterako, nukleoaren eta mantuaren arteko elementuen zatiketan oinarritutako akrezio-ereduek material murriztu, kondentsatu eta lurrunkorrik gabekoarekin eraikitako protolurrak onartzen dituzte, nahiz eta Eguzki-sistemaren kanpoko material oxidatua akretatua izan Lurraren bukaerara. Lurraren kanpo-nukleoan hidrogeno, oxigeno eta silizio kontzentrazioa hobeto mugatu ahal izango bagenu, kontzentrazio horiekin bat datozen Lurraren akrezio-ereduek, seguru asko, hobeto mugatuko zuketen Lurraren eraketa.

Lurraren nukleoaren eraketarako ondorioak 

Lurraren mantuan elementu siderofiloen agortzea (burdinan disolbatzeko kidetasuna dutenak), meteorito kondritikoekin alderatuta, metal-silikato-erreakzioei dagokie Lurraren nukleoa eratzean. Erreakzio horiek oxigenoaren, silizioaren eta sufrearen araberakoak dira; beraz, Lurraren kanpo-nukleoan, elementu horien kontzentrazioa hobeto mugatzeak Lurraren nukleoa eratzeko baldintzak argitzen lagunduko du.

Beste adibide batean, Lurraren kanpo-nukleoan hidrogenoaren presentzia posibleak iradokitzen du uraren akreztapena ez zela Lurraren akreztapenaren azken faseetara mugatu, eta litekeena da ura xurgatu izana, magma hidrikoko ozeano baten bidez, nukleoa osatzen zuten metaletan sartuz.

Lurraren eremu magnetikorako inplikazioak 

Lurraren eremu magnetikoa konbekzio termikoaz bultzatuta dago, baita konbekzio kimikoaz  ere, elementu arinak barne-nukleotik kanpo uzteak, zeinak gorantz flotatzen baitute fluidoaren kanpo-nukleoaren barruan elementu kimiko trinkoagoak hondoratzen diren bitartean. Konbekzio kimiko horrek Lurraren eremu magnetikoa sortzen duen geodinamoa elikatzeko erabilgarri dagoen grabitazio-energia askatzen du. Zalantza handiak dituen Carnot-en eraginkortasunak iradokitzen du konposizio-konbekzioa eta konbekzio termikoa, Lurraren geodinamoaren potentzian, ehuneko 80 eta ehuneko 20ko ekarpena egiten dutela, hurrenez hurren. Lurraren barne-nukleoa eratu aurretik, tradizionalki uste zen Lurraren geodinamoa konbekzio termikoak bultzatuta zegoela, batez ere. Hala ere, azken iritziek diote burdinaren eroankortasun termikoa nukleo-tenperaturan eta presioetan uste baino askoz ere handiagoa dela, eta  esan nahi dute nukleoaren hoztea konbekzioz gertatu zela eta ez kondukzioz, eta, ondorioz, geodinamoa gidatzeko, konbekzio termikoaren ahalmena mugatzen du. Asmakizun hori «nukleoaren paradoxa» berri gisa ezagutzen da. Lurraren geodinamoari eutsi zezakeen prozesu alternatibo batek adierazten du Lurraren nukleoa, hasieran, nahikoa beroa izan zela oxigenoa, magnesioa, silizioa eta beste iturri arin batzuk disolbatzeko. Lurraren nukleoa hozten hasi zen heinean, elementu arin horietan, gainasetua bihurtuko zen, eta, gero, beheko mantuan hauspeatuko zen oxidoak osatuz eta konbekzio kimikoaren aldaera ezberdin bat sortuz.

Barne-nukleoaren biraketa diferentziala 
1996an, sismologoek bikoitz sismikoen P-uhinen egitura fina alderatu zuten. Horiek ia leku berean antzeko magnitudea duten lurrikara bikoteak dira. Egitura finaren aldaketa bi lurrikararen arteko denbora tartearen araberakoa zen. 1967tik 1995era bitarteko 38 bikoteren ebaluazioek errotazio diferentziala adierazi zuten, barruko nukleoa mantua baino apur bat azkarrago biratzen ari baitzen. Mota horretako beste behaketa eta ebaluazio batzuek interpretazio hori berretsi zuten, baina balio kontrajarriak eman zituzten. Azken finean, 2007ra arteko datuak hamarkadetan zehar abiadura angeluar erlatiboa igo eta jaitsi egiten dela interpretatu liteke, urteko 0,4° inguru batez besteko balioarekin. Epe luzera, atseden-posizio ia egonkor baten inguruan, oszilazio irregularra izango da: barne-nukleoaren ekialde-mendebaldeko egitura ezagunak —sakoneraren araberako erara neurtuta— mantuarekiko magnitude motelagoa duten sei ordena inguruko errotazio-abiadurak iradokitzen ditu, hau da, kontinenteen noraezaren parekoa.

Gorabeheren erantzulea da barruko nukleoaren akoplamendu mekanikoa kanpo-nukleo likidoaren barneko eskualdearekin, eta izaera magnetikoa du Lurraren mantuarena grabitatorioa den bitartean.

Erreferentziak

Bibliografia 
 Heinrich Bahlburg, Christoph Breitkreuz: Grundlagen der Geologie. Elsevier, 2004,  .
 Edward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens: Allgemeine Geologie. Deutsche Ausgabe bearbeitet und ergänzt von Bernd Lammerer. 9., Auflage eguneratua. Pearson Studium, München [ua] 2009,  (ingelesez: Earth: An Introduction to Physical Geology. Übersetzt von Tatjana D. Logan).
 Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogia: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. Teil III. Springer, 2009, , 27. kapitulua. Aufbau des Erdinnern.
 Hidenori Terasaki, et al.: Deep Earth - beheko mantuaren eta nukleoaren fisika eta kimika. John Wiley & Sons, New York 2016,  .

Ikus, gainera 
 Lurraren barne egitura
 Metala
 Urrea
 Mantua

Kanpo estekak

Lurraren egitura
Lurraren historia geologikoa