Внутреннее ядро планеты Земля когда-то было расплавленным. Но, как показывает новое исследование, за последние 565 миллионов лет она затвердела. Это было бы как раз вовремя, чтобы спасти защитное магнитное поле планеты от неминуемого коллапса. Это также дало бы толчок тому полю в его текущую, мощную фазу, говорится в исследовании.
Ученые поделились своим новым анализом в февральской Nature Geoscience .
Объяснитель: что такое компьютерная модель?
Он поддерживает что-то ранее предложенное компьютерной моделью. Эта модель предполагала, что внутреннее ядро Земли относительно молодо.
Земля сформировалась около 4,54 миллиарда лет назад. Новое исследование дает ключ к тому, как — и как быстро — Земля теряла тепло с момента своего образования. И это ключ к изучению того, как формировался магнитный щит планеты. Он также дает представление о тепловых движениях в мантии (между земной корой и ядром), а также о тектонике плит.
Понимание тектоники плит
” У нас не так много реальных ориентиров для тепловой истории нашей планеты", - говорит Питер Олсон. Он геофизик в Университете Джонса Хопкинса в Балтиморе, доктор медицинских наук. Он не участвовал в новом исследовании. "Мы знаем, что внутри Земли было жарче, чем сегодня, потому что все планеты теряют тепло. Но мы не знаем, какой была средняя температура миллиард лет назад по сравнению с сегодняшним днем."Закрепление, когда железо во внутреннем ядре начало кристаллизоваться, могло бы предложить окно в то, насколько горячей была внутренняя часть планеты в то время, говорит он.
Ядро планеты состоит из железа и никеля и имеет два слоя. Внутреннее ядро твердое. Вокруг него находится расплавленное внешнее ядро. Когда это твердое внутреннее ядро сформировалось, было давней тайной. Люди предположили, что это могло быть где-то от 500 миллионов лет назад до более чем 2,5 миллиарда лет назад, говорит соавтор Джон Тардуно. Он геофизик в Университете Рочестера в Нью-Йорке.
Два слоя ядра взаимодействуют. И это приводит в движение геодинамо Земли-циркуляцию богатой железом жидкости, которая питает магнитное поле планеты. Это поле окружает планету. И это хорошо. Он защищает Землю от ударов солнечного ветра , постоянного потока заряженных частиц от солнца.
По мере того как внутренний сердечник охлаженный и выкристаллизовыванный, химический рецепт своей окружающей жидкости изменил. Более жизнерадостная жидкость поднялась бы, как шлейф. Остывающие кристаллы утонули бы. Эта циркуляция, управляемая плотностью, была самоподдерживающейся. И оно управляло сильным магнитным полем с 2 сопротивляясь полюсами, Севером и Югом.
Древний магнетизм
Ученые обнаружили следы магнетизма в древних породах. Эти породы предполагают, что магнитное поле Земли существовало еще 4,2 миллиарда лет назад. Это раннее поле, вероятно, было создано теплом внутри планеты. Это тепло привело бы к циркуляции внутри расплавленного ядра.
Но со временем, компьютерные модели предполагают, что циркуляция тепла не была бы достаточно сильной, чтобы продолжать питать сильное магнитное поле. Вместо этого поле начало бы закрываться. И старые породы свидетельствуют об этом в ослаблении напряженности магнитного поля и быстрых разворотах северных и звуковых полюсов Земли в течение миллионов лет.
В конце концов, внутреннее ядро Земли начало кристаллизоваться. Это положило бы начало геодинамо. Кроме того, это создало бы новое, более сильное магнитное поле.
Теперь ученые думают, что они нашли доказательства того, когда произошел этот распад магнитного поля.
Включения железо-богатые люди, needlike зерна в утесах. Эти включения согласуются с ориентацией магнитного поля Земли при образовании горных пород. Анализ этих включений показывает, что магнитное поле планеты было чрезвычайно слабым около 565 миллионов лет назад. Ричард Боно возглавлял исследовательскую группу, которая изучала набор камней из Квебека, Канада. Геофизик, Боно сейчас работает в Ливерпульском университете в Англии. Эти очень слабые магнитные поля, говорит Тардуно, предполагали, что в ядре что-то происходит.
Более ранние исследования показали, что магнитное поле в это время также быстро меняло свою полярность с севера на юг. И с новыми данными это исследование показывает, что поле Земли, возможно, было на грани коллапса около 565 миллионов лет назад. Это, по-видимому, означает, что внутреннее ядро еще не стало прочным. К счастью для жизни на Земле, это в конечном итоге произошло.
Новое открытие "потенциально очень важно", говорит Олсон из Johns Hopkins. Камни с магнитными зернами охлаждались очень долго. Это означает, что новые данные представляют среднюю интенсивность поля за период 100 000 лет. Он говорит, что команда Боно не просто сделала снимок какого-то колеблющегося поля, но вместо этого получила настоящий, постоянный сигнал. Компьютерное моделирование предполагало, что слабое поле могло существовать гораздо дольше — от 900 до 600 миллионов лет назад, или до тех пор, пока внутреннее ядро не затвердело.Дополнительные данные из этого временного промежутка, а также из других мест, помогут подтвердить это.
Питер Дрисколл является геофизиком в Институте Карнеги для науки в Вашингтоне, округ Колумбия. он был одним из ученых, которые оценили, как долго могла длиться слабая фаза. Дрисколл написал комментарий это было опубликовано вместе с новым исследованием. Молодой твердый внутренний стержень также подчеркивает затяжные вопросы о том, как быстро земля охлаждается, отмечает он. Например “ " если ядро быстро охлаждается, это означает, что в недавнем прошлом оно было очень горячим, а нижняя мантия была очень горячей в недавнем прошлом.- И то, и другое могло расплавиться от 1 до 2 миллиардов лет назад. "Мы абсолютно не видим этого в рок-записи.