Магнитното поле на Земята ни предпазва от смъртоносна космическа радиация и без него, както знаете, животът не би могъл да съществува. Движението на течно желязо във външното ядро на планетата, феноменът "геодинамо", генерира това поле. Но как се е появил и след това се е поддържал през цялата история на Земята е загадка за учените. Новата работа, публикувана в Nature от група, ръководена от Александър Гончаров от университета Карнеги, хвърля светлина върху историята на тази невероятно важна геоложка формация.
Нашата планета се е формирала от твърдия материал, който е обграждал Слънцето в младостта си и с течение на времето най-плътният материал, желязото, е потъвал, потъвал е по-дълбоко, образувайки слоевете, които познаваме днес: ядрото, мантията, кората. В момента вътрешното ядро е твърдо желязо, заедно с други материали, които са затегнати по време на процеса на наслояване. Външната сърцевина е сплав от течно желязо и нейното движение генерира магнитно поле.
Необходимо е по-задълбочено разбиране за това как се провежда топлината в твърдото вътрешно ядро и течното външно ядро, за да се обединят процесите, които са развили нашата планета и нейното магнитно поле - и по-важното е енергията, която поддържа постоянно магнитно поле. Но тези материали очевидно съществуват само при най-екстремни условия: много високи температури и много високо налягане. Оказва се, че на повърхността поведението им ще бъде съвсем различно.
„Решихме, че е наложително директно да се измери топлопроводимостта на материалите на сърцевината при условия, които съответстват на тези на сърцевината“, казва Гончаров. "Защото, разбира се, не можем да стигнем до ядрото на Земята и да вземем проби за себе си."
Учените използваха инструмент, наречен диамантена наковална клетка, за да симулират условията на планетарното ядро и да изследват как желязото провежда топлина при тези условия. Клетката с диамантена наковалня компресира малки проби от материал между два диаманта, създавайки екстремен натиск от дълбините на Земята в лабораторията. Лазерът загрява материалите до ядрени температури.
Използвайки такава "ядрена лаборатория", екип от учени успя да изследва проби от желязо при температури и налягания, които могат да бъдат намерени вътре в планетите, вариращи от Меркурий до Земята - налягания в диапазона от 345 000 до 1,3 милиона нормални атмосфери и от 1300 до 2700 градуса по Целзий - и да разберат как провеждат топлината.
Установено е, че топлопроводимостта на такива проби от желязо съответства на долния край на предварителните оценки на топлопроводимостта на земното ядро - между 18 и 44 вата на метър на градус Келвин, в единиците, които учените използват за измерване на такива неща. Това предполага, че енергията, необходима за поддържане на геодинамо, винаги е била на разположение от самото начало на историята на Земята.
„За да разберем по-добре топлопроводимостта на ядрото, в бъдеще ще проучим как цветните материали, които са били изтеглени в сърцевината заедно с потъващото желязо, влияят на топлинните процеси в нашата планета“, казва Гончаров.
Промоционално видео:
ИЛЯ ХЕЛ
