Maan magneettikenttä suojaa meitä tappavalta kosmiselta säteilyltä, ja ilman sitä, kuten tiedätte, elämä ei voisi olla olemassa. Nestemäisen raudan liike planeetan ulkosydämessä, "geodynamo" -ilmiö, tuottaa tämän kentän. Mutta miten se ilmestyi ja sitä ylläpidettiin koko maapallon historiassa, on tiedemiehille mysteeri. Uusi työ, jonka Nature on julkaissut Alexander Goncharovin johtama ryhmä Carnegie Universitystä, valaisee tämän uskomattoman tärkeän geologisen muodostuman historiaa.
Planeetamme muodostui kiinteästä materiaalista, joka ympäröi Auringon nuoruudessaan, ja ajan myötä tihein materiaali, rauta, upposi, upposi syvemmälle muodostaen kerrokset, joista tiedämme tänään: ytimen, vaipan, kuoren. Tällä hetkellä sisempi ydin on kiinteä rauta yhdessä muiden kerrostamisprosessin aikana kiristettyjen materiaalien kanssa. Ulompi ydin on nestemäisen raudan seos, ja sen liike tuottaa magneettikentän.
Tarvitaan syvempää ymmärrystä siitä, kuinka lämpö johdetaan kiinteässä sisemmässä ytimessä ja nestemäisessä ulkosydämessä, jotta voidaan koota yhteen prosessit, jotka ovat kehittäneet planeettamme ja sen magneettikentän - ja mikä tärkeintä, energia, joka ylläpitää tasaista magneettikenttää. Näitä materiaaleja on kuitenkin ilmeisesti vain äärimmäisissä olosuhteissa: erittäin korkeissa lämpötiloissa ja erittäin korkeissa paineissa. On käynyt ilmi, että pinnalla heidän käyttäytymisensä on täysin erilainen.
"Päätimme, että on välttämätöntä mitata ydinmateriaalien lämmönjohtavuus suoraan olosuhteissa, jotka vastaavat ytimen olosuhteita", Goncharov sanoo. "Koska tietysti emme voi päästä maan ytimeen ja ottaa näytteitä itsellemme."
Tutkijat ovat käyttäneet instrumenttia, jota kutsutaan timanttialasin soluksi, simuloimaan planeetan ytimen olosuhteita ja tutkimaan, kuinka rauta johtaa lämpöä näissä olosuhteissa. Timanttialasin solu puristaa pieniä näytteitä kahden timantin väliin, mikä aiheuttaa äärimmäisen paineen maapallon syvyydestä laboratoriossa. Laser lämmittää materiaalit ydinlämpötiloihin.
Tällaisen "ydinlaboratorion" avulla tutkijaryhmä pystyi tutkimaan rautanäytteitä lämpötiloissa ja paineissa, jotka löytyvät planeetoilta, joiden koko vaihtelee elohopeasta maahan - paineet vaihtelevat 345 000 - 1,3 miljoonaa normaalia ilmakehää ja 1300 - 2700 astetta - ja ymmärtää miten ne johtavat lämpöä.
Havaittiin, että tällaisten rautanäytteiden lämmönjohtavuus vastaa maapallon ytimen lämmönjohtavuutta koskevien alustavien arvioiden alapäätä - välillä 18 ja 44 wattia metriä kohti / Kelvin-aste, yksiköissä, joita tutkijat käyttävät tällaisten mittaamiseen. Tämä viittaa siihen, että geodynamon ylläpitoon tarvittava energia on aina ollut saatavilla maapallon historian alusta lähtien.
"Ymmärtääksemme paremmin ytimen lämmönjohtavuuden, tutkimme tulevaisuudessa, kuinka ytimeen vedetyt ei-rautametallit yhdessä uppoavan raudan kanssa vaikuttavat planeettamme sisäisiin lämpöprosesseihin", Goncharov sanoo.
Mainosvideo:
ILYA KHEL