Brez zemeljskega magnetnega polja se selitvene živali izgubijo in navigacija za vse, od ladij do skavtov, postane neuporabna. Toda kljub pomembnosti ostaja postopek, ki napaja magnetno polje planeta. Idej je veliko, vendar nobena od njih ne more upoštevati starosti magnetnega polja Zemlje. Zdaj je lahko nova študija ključna za to nedoslednost: skromen magnezij.
Sorodne vsebine
- Zemljino magnetno polje je staro najmanj štiri milijarde let
- Zemlja lahko postane magnetna, potem ko je pojedla predmet, ki je podoben živemu srebru
Zgibanje zemeljskega staljenega jedra ustvarja električne tokove, ki proizvajajo magnetno polje planeta v procesu, imenovanem dinamo.
"Če teh gibanj ne bi bilo, bi magnetno polje Zemlje razpadlo in umrlo bi čez približno deset milijonov let, " pravi Joseph O'Rourke, podoktorski raziskovalec na kalifornijskem tehnološkem inštitutu v Pasadeni.
Toda, kaj pooblasti ta predlog, ni jasno. Počasno strjevanje zemeljskega notranjega jedra in radioaktivni razpad - dve vodilni hipotezi - ne dajeta dovolj energije za napajanje magnetnega polja, dokler je že naokoli.
Skladni zapisi kažejo, da je Zemljino magnetno polje staro vsaj 3, 4 milijarde let in morda staro 4, 2 milijarde let. Ohlajanje notranjega jedra bi samo za magnetno polje zagotovilo približno milijardo let energije. In v Zemljinem jedru preprosto ni dovolj radioaktivnega materiala, da bi hipoteza razpada delovala, pravi Francis Nimmo, planetni znanstvenik na kalifornijski univerzi v Santa Cruzu.
V novi študiji, objavljeni v tedenski številki revije Nature, O'Rourke in David Stevenson, planetarni znanstvenik iz Caltecha, predlagata nov kemijski mehanizem za vzpostavitev razlik plovnosti v Zemljini notranjosti, da bi se pognal geodinamo.
Z uporabo računalniških modelov je par pokazal, da bi se po velikanskih trkih, ki so bombardirali zgodnjo Zemljo, majhna količina magnezija lahko raztopila v jedru, bogatem z železom.
"Zemlja je nastala v nizu resnično silovitih, velikanskih trkov, ki bi lahko plašč segreli na temperature kar 7000 Kelvinov [12, 140 stopinj Fahrenheita], " pravi O'Rourke. "Pri tistih temperaturah bodo elementi, ki se običajno ne mešajo z železom, kot je magnezij, prešli v železo."
Ker pa je magnezij topljiv le v železu pri visokih temperaturah, ko se Zemljino jedro ohladi, bo magnezij oboril ali "sneg izstopal" zunanjega jedra kot zlitine, bogate z magnezijem. Te zlitine se prevažajo do meje jedra.
"Ko potegnete zlitine, bogate z magnezijem, iz jedra je tisto, kar zaostajamo, gostejše, " pravi O'Rourke. Tako koncentrirana masa sprošča gravitacijsko energijo, ki bi lahko bila alternativni vir energije za dinamo, razlaga.
Po O'Rourkeju in Stevensonu je njihov mehanizem oborine magnezija lahko pognal geodinamo že več milijard let, dokler se notranje jedro ni začelo ohlajati in strjevati, kar po trenutnih ocenah kaže, da se je zgodilo pred približno milijardo let. O'Rourke pravi, da bi lahko oba procesa začela delovati v tandemu za napajanje magnetnega polja Zemlje.
"Magnezijeve padavine lahko povzročijo konvekcijo železa z vrha jedra, medtem ko lahko sproščanje lahkih elementov iz notranjega jedra [zaradi strjevanja] povzroči konvekcijo od spodaj, " pravi.
Planetarni znanstvenik Nimmo, ki ni bil vključen v raziskavo, pravi, da mu je všeč hipoteza o magnezijevih padavinah, ker ima le dve predpostavki: da se Zemlja med velikanskim udarcem segreje in da se med velikanskim udarcem kovinsko jedro udarne glave izpostavi do silikatnega materiala plašča.
"S predpostavko ena je težko oporekati, čeprav je točno, kako vroča je, negotova, " pravi Nimmo. Predpostavka dva je nekoliko manj varna, pravi, vendar se večina znanstvenikov strinja, da bi se nekateri elementi iz teh udarcev, na primer magnezij, prenesli v plašč. "Ko naredite ti dve predpostavki, seveda vse drugo sledi."
Zdaj, pravi Nimmo, potrebujemo le poskuse za preizkušanje idej O'Rourkeja in Stevensona. "Njihova študija temelji predvsem na računskih napovedih, kako naj se magnezij deli glede na temperaturo, " pravi Nimmo.
Nekateri raziskovalci že delajo na teh poskusih, zato je morda le vprašanje časa, preden se znanstveniki uvedejo, kaj bo naredilo zemeljsko magnetno polje klope.
"Naš postopek bi lahko razložil ne le, kako je dinamok deloval v preteklosti, " pravi O'Rourke, "ampak [kako] bi lahko deloval še danes."
