Το προστατευτικό μαγνητικό πεδίο της Γης, που δημιουργείται από τον στροβιλιζόμενο υγρό σίδηρο στον εξωτερικό πυρήνα της Γης, είναι αόρατο αλλά είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή στην επιφάνεια της Γης. Προστατεύει τον πλανήτη από τον ηλιακό άνεμο. Ωστόσο, η ένταση του μαγνητικού πεδίου έπεσε στο 10% αυτής που είναι τώρα περίπου 565 εκατομμύρια χρόνια πριν. Λίγο πριν από την έκρηξη της πολυκύτταρης ζωής στη Γη στην Κάμβρια, το πεδίο ανέκαμψε απροσδόκητα και ανέκτησε τη δύναμή του.
Τι προκάλεσε το μαγνητικό πεδίο να αναπηδήσει;
Νέα έρευνα από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ υποδηλώνει ότι αυτή η αναζωογόνηση συνέβη γρήγορα σύμφωνα με τα γεωλογικά πρότυπα - μέσα σε μερικές δεκάδες εκατομμύρια χρόνια - και συνέπεσε με τον σχηματισμό συμπαγούς εσωτερικού πυρήνα της Γης, υποδηλώνοντας ότι ο πυρήνας είναι πιθανώς μια άμεση αιτία.
Ο John Tarduno, William R. Kenan, Jr., Καθηγητής Γεωφυσικής στο Τμήμα Επιστημών της Γης και του Περιβάλλοντος και κοσμήτορας της έρευνας για τις Τέχνες, τις Επιστήμες και τη Μηχανική στο Ρότσεστερ, είπε, «Ο εσωτερικός πυρήνας είναι εξαιρετικά σημαντικός. Ακριβώς πριν αρχίσει να αναπτύσσεται ο εσωτερικός πυρήνας, το μαγνητικό πεδίο βρισκόταν στο σημείο της κατάρρευσης, αλλά μόλις ο εσωτερικός πυρήνας άρχισε να αναπτύσσεται, το πεδίο αναγεννήθηκε».
Οι επιστήμονες εντόπισαν αρκετές κρίσιμες ημερομηνίες στην ιστορία του εσωτερικού πυρήνα, προσφέροντας ενδείξεις σχετικά ιστορία της γης και η μελλοντική εξέλιξη, πώς έγινε κατοικήσιμος πλανήτης και η εξέλιξη άλλων πλανητών στο ηλιακό σύστημα.
Οι επιστήμονες προσπαθούν να εξακριβώσουν πώς το μαγνητικό πεδίο και ο πυρήνας της Γης έχουν αλλάξει στην ιστορία του πλανήτη μας εδώ και δεκαετίες λόγω της σχέσης μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και του πυρήνα. Λόγω της θέσης και των εξαιρετικά υψηλών θερμοκρασιών των υλικών στον πυρήνα, δεν μπορούν να ανιχνεύσουν απευθείας το μαγνητικό πεδίο. Ευτυχώς, όταν τα ορυκτά ψύχονται από τη λιωμένη τους κατάσταση, μικρά μαγνητικά σωματίδια στα ορυκτά κλειδώνουν την ισχύ και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.
Χρησιμοποιώντας ένα λέιζερ CO2 και το μαγνητόμετρο υπεραγώγιμης συσκευής κβαντικής παρεμβολής (SQUID) του εργαστηρίου, οι επιστήμονες προσδιόρισαν ηλικία και ανάπτυξη του εσωτερικού πυρήνα. Οι μικροσκοπικές μαγνητικές βελόνες μέσα σε αυτούς τους κρυστάλλους είναι τέλειοι μαγνητικοί καταγραφείς.
Οι επιστήμονες μελέτησαν τον μαγνητισμό σε αυτούς τους αρχαίους κρυστάλλους για να προσδιορίσουν δύο νέες βασικές ημερομηνίες στην ιστορία του εσωτερικού πυρήνα:
Πριν από 550 εκατομμύρια χρόνια: η εποχή κατά την οποία το το μαγνητικό πεδίο άρχισε να ανανεώνεται γρήγορα μετά από μια σχεδόν κατάρρευση 15 εκατομμύρια χρόνια πριν από αυτό. Ο σχηματισμός ενός συμπαγούς εσωτερικού πυρήνα, ο οποίος ξαναγέμισε τον λιωμένο εξωτερικό πυρήνα και ενίσχυσε το μαγνητικό πεδίο, είναι αυτό που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι είναι υπεύθυνος για τη γρήγορη ανανέωση του μαγνητικού πεδίου.
Πριν από 450 εκατομμύρια χρόνια: η εποχή που άλλαξε η δομή του αναπτυσσόμενου εσωτερικού πυρήνα, σηματοδοτώντας το όριο μεταξύ του εσωτερικού και του πιο εξωτερικού εσωτερικού πυρήνα. Λόγω των τεκτονικών πλακών στην επιφάνεια, αυτές οι αλλαγές στον εσωτερικό πυρήνα συμβαίνουν ταυτόχρονα με τις αλλαγές στη δομή του μανδύα πάνω από αυτό.
John A. Tarduno, William R. Kenan, Jr., Καθηγητής; Ο καθηγητής Γεωφυσικής, Κοσμήτορας Έρευνας, Τεχνών, Επιστημών και Μηχανικής, είπε, «Επειδή περιορίσαμε με μεγαλύτερη ακρίβεια την ηλικία του εσωτερικού πυρήνα, θα μπορούσαμε να διερευνήσουμε το γεγονός ότι ο σημερινός εσωτερικός πυρήνας αποτελείται από δύο μέρη. Οι τεκτονικές κινήσεις των πλακών στην επιφάνεια της Γης επηρέασαν έμμεσα τον εσωτερικό πυρήνα και η ιστορία αυτών των κινήσεων είναι αποτυπωμένη βαθιά μέσα στη Γη στο iδομή του δεύτερου πυρήνα. "
Η κατανόηση της δυναμικής και της ανάπτυξης του εσωτερικού πυρήνα θα μπορούσε να προσφέρει ουσιαστικές ενδείξεις για τις συνθήκες υπό τις οποίες άλλοι πλανήτες θα μπορούσαν να σχηματίσουν μαγνητικές ασπίδες και να διατηρήσουν τις απαραίτητες συνθήκες για να φιλοξενήσουν ζωή.
Ταρντούνο είπε, «Στην πλανητική εξέλιξη, η έρευνα τονίζει τη σημασία μιας μαγνητικής ασπίδας και ενός μηχανισμού για τη διατήρησή της».
"Αυτή η έρευνα υπογραμμίζει την ανάγκη να έχουμε κάτι σαν έναν αναπτυσσόμενο εσωτερικό πυρήνα που να διατηρεί ένα μαγνητικό πεδίο καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής - πολλά δισεκατομμύρια χρόνια - ενός πλανήτη."
Αναφορά στο περιοδικό:
- Zhou, Τ., Tarduno, JA, Nimmo, F., et αϊ. Πρώιμη Κάμβρια ανανέωση του γεωδύναμου και η προέλευση της δομής του εσωτερικού πυρήνα. Nat Commun 13, 4161 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7
