Bez magnetického pole Země se migrující zvířata ztratí a navigace pro vše od lodí po skautů je zbytečná. Ale i přes svůj význam zůstává proces, který pohání magnetické pole planety, záhadou. Nápady jsou hojné, ale žádný z nich nemůže odpovídat za věk magnetického pole Země. Nyní může mít nová studie klíč k této nekonzistentnosti: skromný hořčík.
Související obsah
- Magnetické pole Země je nejméně čtyři miliardy let staré
- Země se může stát magnetickou po jídle jako rtuťový objekt
Mrhání roztaveného jádra Země vytváří elektrické proudy, které produkují magnetické pole planety v procesu zvaném dynamo.
„Pokud byste neměli tyto chvějící se pohyby, magnetické pole Země by se rozpadlo a zemřelo by to asi za deset milionů let, “ říká Joseph O'Rourke, postdoktorandský výzkumník v Kalifornském technologickém institutu v Pasadeně.
Ale jaké síly tento pohyb je nejasný. Pomalé tuhnutí vnitřního jádra Země a radioaktivního rozpadu - dvou z hlavních hypotéz - neprodukuje dostatek energie k napájení magnetického pole tak dlouho, dokud bude kolem.
Rockové záznamy ukazují, že magnetické pole Země je staré nejméně 3, 4 miliardy let a možná až 4, 2 miliardy let. Chlazení vnitřního jádra by pro magnetické pole poskytlo energii jen asi miliardu let. A v jádru Země prostě není dost radioaktivního materiálu, aby fungovala hypotéza úpadku, říká Francis Nimmo, planetární vědec na kalifornské univerzitě v Santa Cruz.
V nové studii, publikované v tomto týdnu v časopise Nature, O'Rourke a David Stevenson, planetární vědec v Caltechu, navrhují nový chemický mechanismus pro nastavení rozdílů vztlaku ve vnitřku Země pro řízení geodynama.
Pomocí počítačových modelů tento pár ukázal, že v důsledku obrovských nárazů, které bombardovaly ranou Zemi, se mohlo v jádru bohatém na železo rozpustit malé množství hořčíku.
"Země se vytvořila v řadě opravdu násilných, obřích kolizí, které mohly ohřát plášť až na teploty až 7 000 kelvinů [12, 140 stupňů Fahrenheita], " říká O'Rourke. "Při těch teplotách se prvky, které se normálně [mísí] se železem, jako hořčík, dostanou do železa."
Ale protože hořčík je rozpustný v železa pouze při vysokých teplotách, jak se jádro Země chladí, bude hořčík precipitovat nebo „sníh“ vnějšího jádra jako slitiny bohaté na hořčík. Tyto slitiny se dostanou až k hranici jádra plášťa.
„Když vytáhnete z jádra slitinu bohatou na hořčík, zůstane to hustší, “ říká O'Rourke. Koncentrace hmoty takto uvolňuje gravitační energii, která by mohla sloužit jako alternativní zdroj energie pro dynamo, vysvětluje.
Podle O'Rourkeho a Stevensona by jejich mechanismus srážení hořčíku mohl pohánět geodynamo miliardy let, dokud se vnitřní jádro nezchladilo a neztuhlo, což podle současných odhadů bylo asi před miliardou let. V tu chvíli by oba procesy mohly začít pracovat v tandemu, aby poháněly magnetické pole Země, říká O'Rourke.
"Srážení hořčíku by mohlo řídit konvekci železa z horní části jádra, zatímco uvolňování světelných prvků z vnitřního jádra [z tuhnutí] by mohlo řídit konvekci ze dna, " říká.
Planetární vědec Nimmo, který se studie nezúčastnil, říká, že se mu líbí hypotéza srážení hořčíku, protože činí pouze dva předpoklady: že Země se během obřího nárazu zahřeje a že během obřího nárazu se vystaví kovové jádro nárazového tělesa. k silikátování plášťového materiálu.
„Předpokládejme, že je těžké se s tím hádat, i když přesně to, jak je horké, není jisté, “ říká Nimmo. Předpokládejme, že druhý je o něco méně bezpečný, říká, ale většina vědců souhlasí s tím, že jak se skalní těla srazila s ranou Zemí, některé prvky z těchto impaktorů, jako je hořčík, by se přenesly do pláště. "Jakmile uděláte tyto dva předpoklady, všechno ostatní následuje přirozeně."
Nyní, Nimmo říká, vše, co potřebujeme, jsou experimenty, které otestují O'Rourke a Stevensonovy nápady. "Jejich studie je založena hlavně na výpočtech předpovědí, jak by se hořčík měl dělit v závislosti na teplotě, " říká Nimmo.
Někteří vědci již na těchto experimentech pracují, takže to může být jen otázkou času, než se vědci zaměří na to, co způsobuje zatěžování magnetického pole Země.
"Náš proces by mohl vysvětlit nejen to, jak dynamo fungovalo v minulosti, " říká O'Rourke, "ale [jak] by to mohlo fungovat i dnes."
