Bez magnetického poľa Zeme migrujúce zvieratá stratia cestu a navigácia pre všetko od lodí po skautov je zbytočná. Ale napriek jeho dôležitosti zostáva proces, ktorý poháňa magnetické pole planéty, záhadou. Nápady sú oplývané, ale žiadny z nich nemôže zodpovedať veku magnetického poľa Zeme. Teraz môže mať nová štúdia kľúč k tejto nekonzistentnosti: skromný horčík.
Súvisiaci obsah
- Magnetické pole Zeme je najmenej štyri miliardy rokov staré
- Po jedle ortuťového objektu sa Zem môže stať magnetickou
Mrhanie roztaveného jadra Zeme generuje elektrické prúdy, ktoré vytvárajú magnetické pole planéty v procese nazývanom dynamo.
„Keby ste nemali tieto víriace pohyby, magnetické pole Zeme by sa rozpadlo a zomrelo by to asi desať miliónov rokov, “ hovorí Joseph O'Rourke, postdoktorandský výskum na Kalifornskom technologickom inštitúte v Pasadene.
Čo však tento pohyb ovplyvňuje, je nejasné. Pomalé tuhnutie vnútorného jadra Zeme a rádioaktívny rozpad - dve z vedúcich hypotéz - nevytvárajú dostatok energie, aby poháňali magnetické pole tak dlho, ako bude okolo.
Horninové záznamy ukazujú, že magnetické pole Zeme má najmenej 3, 4 miliardy rokov a možno 4, 2 miliardy rokov. Chladenie vnútorného jadra by pre magnetické pole prinieslo energiu len asi miliardu rokov. A v jadre Zeme nie je dosť rádioaktívneho materiálu, aby fungovala hypotéza úpadku, hovorí Francis Nimmo, planetárny vedec z Kalifornskej univerzity v Santa Cruz.
V novej štúdii uverejnenej v tomto týždennom časopise Nature, O'Rourke a David Stevenson, planetárny vedec v Caltech, navrhujú nový chemický mechanizmus na nastavenie rozdielov vztlaku vo vnútornom priestore Zeme, aby poháňali geodynamo.
Pomocou počítačových modelov tento pár ukázal, že v dôsledku obrovských vplyvov, ktoré bombardovali starú Zem, sa v jadre bohatom na železo mohlo rozpustiť malé množstvo horčíka.
„Krajina sa vytvorila v sérii skutočne násilných obrovských zrážok, ktoré mohli zahriať plášť na teploty až 7 000 kelvinov [12, 140 stupňov Fahrenheita], “ hovorí O'Rourke. „Pri tých teplotách sa prvky, ktoré sa bežne nemiešajú so železom, napríklad horčík, dostanú do železa.“
Ale pretože horčík je rozpustný iba v železe pri vysokých teplotách, keď sa jadro Zeme ochladzuje, horčík sa zráža alebo „snehuje“ z vonkajšieho jadra ako zliatiny bohaté na horčík. Tieto zliatiny sa dostanú až k hranici jadra plášťa.
„Keď vytiahnete z jadra zliatinu bohatú na horčík, zostane to hustejšie, “ hovorí O'Rourke. Koncentrácia hmoty takto uvoľňuje gravitačnú energiu, ktorá by mohla slúžiť ako alternatívny zdroj energie pre dynamo, vysvetľuje.
Podľa O'Rourkeho a Stevensona ich mechanizmus zrážania horčíka mohol poháňať geodynamo milióny rokov, kým sa vnútorné jadro nezačalo ochladzovať a tuhnúť, čo podľa súčasných odhadov nastalo asi pred miliardou rokov. V tom okamihu mohli tieto dva procesy začať pracovať v tandeme, aby poháňali magnetické pole Zeme, hovorí O'Rourke.
„Zrážanie horčíka by mohlo viesť prúdenie železa z hornej časti jadra, zatiaľ čo uvoľňovanie ľahkých prvkov z vnútorného jadra by mohlo viesť prúdenie zdola, “ hovorí.
Planetárny vedec Nimmo, ktorý sa nezúčastnil štúdie, tvrdí, že sa mu páči hypotéza zrážania horčíka, pretože robí iba dva predpoklady: že Zem sa počas obrovského nárazu zahreje a počas kovového jadra nárazovej hlavice sa vystaví na silikátovanie plášťového materiálu.
„Za predpokladu, že je ťažké sa s tým dohadovať, aj keď presne nie je jasné, aké horúce je, “ hovorí Nimmo. Predpokladá sa, že druhý je o niečo menej bezpečný, tvrdí, ale väčšina vedcov súhlasí s tým, že ako sa skalné telá zrážajú s ranou Zemou, niektoré prvky z týchto nárazových telies, ako napríklad horčík, sa dostanú do plášťa. „Keď urobíte tieto dva predpoklady, všetko ostatné bude nasledovať prirodzene.“
Teraz Nimmo hovorí, že potrebujeme iba experimenty na testovanie nápadov O'Rourkeho a Stevensona. „Ich štúdia je založená hlavne na výpočtových predpovediach o rozdelení horčíka v závislosti od teploty, “ hovorí Nimmo.
Niektorí vedci už na týchto experimentoch pracujú, takže môže byť len otázkou času, kým sa vedci nezmenia o tom, čo spôsobuje magnetické pole Zeme.
"Náš proces by mohol vysvetliť nielen to, ako dynamo fungovalo v minulosti, " hovorí O'Rourke, "ale [ako] by to mohlo fungovať aj dnes."
