השדה המגנטי המגן של כדור הארץ, שנוצר על ידי מסתחרר ברזל נוזלי בליבה החיצונית של כדור הארץ, אינו נראה אך חיוני לחיים על פני כדור הארץ. הוא מגן על כדור הארץ מפני רוח השמש. עם זאת, עוצמת השדה המגנטי ירדה ל-10% ממה שהיא כיום לפני כ-565 מיליון שנים. רגע לפני הפיצוץ הקמבריון של חיים רב-תאיים על פני כדור הארץ, השדה התאושש באופן בלתי צפוי וחזר לכוחו.
מה גרם לשדה המגנטי לחזור?
מחקר חדש של מדענים ב- אוניברסיטת רוצ'סטר מצביע על כך שהתחדשות זו התרחשה במהירות לפי אמות מידה גיאולוגיות - תוך כמה עשרות מיליוני שנים - וחפפה להיווצרות הליבה הפנימית המוצקה של כדור הארץ, מה שמרמז כי הליבה היא ככל הנראה סיבה ישירה.
ג'ון טארדונו, וויליאם ר. קינן, ג'וניור, פרופסור לגיאופיזיקה במחלקה למדעי כדור הארץ והסביבה ודיקן המחקר לאמנויות, מדעים והנדסה ברוצ'סטר, אמר: "הליבה הפנימית חשובה מאוד. ממש לפני שהליבה הפנימית התחילה לגדול, השדה המגנטי היה בנקודת קריסה, אבל ברגע שהליבה הפנימית התחילה לגדול, השדה התחדש".
מדענים זיהו מספר תאריכים קריטיים בהיסטוריה של הליבה הפנימית, והציעו רמזים לגבי ההיסטוריה של כדור הארץ ואבולוציה עתידית, איך הוא הפך לכוכב לכת ראוי למגורים, וההתפתחות של כוכבי לכת אחרים במערכת השמש.
מדענים ניסו לברר כיצד השדה המגנטי והליבה של כדור הארץ השתנו במהלך ההיסטוריה של הפלנטה שלנו במשך עשרות שנים בגלל הקשר בין השדה המגנטי לליבה. בשל המיקום והטמפרטורות הגבוהות ביותר של החומרים בליבה, הם אינם מסוגלים לזהות את השדה המגנטי ישירות. למרבה המזל, כאשר מינרלים מתקררים ממצבם המותך, חלקיקים מגנטיים קטנים במינרלים ננעלים בחוזק ובכיוון השדה המגנטי.
באמצעות לייזר CO2 ומגנטומטר של התקן הפרעות קוונטי (SQUID) של המעבדה, קבעו מדענים את גיל וצמיחה של הליבה הפנימית. המחטים המגנטיות הקטנות בתוך הגבישים הללו הם מקליטים מגנטיים מושלמים.
מדענים חקרו את המגנטיות בגבישים עתיקים אלה כדי לקבוע שני תאריכים חיוניים חדשים בהיסטוריה של הליבה הפנימית:
לפני 550 מיליון שנה: הזמן שבו ה השדה המגנטי החל להתחדש במהירות לאחר קריסה כמעט 15 מיליון שנים לפני כן. היווצרות של ליבה פנימית מוצקה, שמילאה מחדש את הליבה החיצונית המותכת וחיזקה את השדה המגנטי, היא מה שמדענים מאמינים שאחראית להתחדשות המהירה של השדה המגנטי.
לפני 450 מיליון שנה: הזמן שבו השתנה המבנה של הליבה הפנימית ההולכת וגדלה, וסימנה את הגבול בין הליבה הפנימית והחיצונית ביותר. עקב טקטוניקת הלוחות על פני השטח, שינויים אלו בליבה הפנימית מתרחשים במקביל לשינויים במבנה האח מעליו.
ג'ון א. טארדונו, וויליאם ר. קינן, ג'וניור, פרופסור; פרופסור לגיאופיזיקה, דיקן מחקר, אומנויות, מדעים והנדסה, אמר, "מכיוון שהגבלנו את גיל הליבה הפנימית בצורה מדויקת יותר, נוכל לחקור את העובדה שהליבה הפנימית של ימינו מורכבת משני חלקים. תנועות טקטוניות הלוחות על פני כדור הארץ השפיעו בעקיפין על הליבה הפנימית, וההיסטוריה של תנועות אלו טבועה עמוק בתוך כדור הארץ ב-iמבנה הליבה של nner".
הבנת הדינמיקה והצמיחה של הליבה הפנימית יכולה להציע רמזים חיוניים לתנאים שבהם כוכבי לכת אחרים עשויים ליצור מגנים מגנטיים ולקיים את התנאים הדרושים לקיום חיים.
טארדונו אמר, "באבולוציה פלנטרית, המחקר מדגיש את החשיבות של מגן מגנטי ומנגנון לקיים אותו."
"מחקר זה מדגיש את הצורך במשהו כמו ליבה פנימית צומחת המקיימת שדה מגנטי לאורך כל חייו - מיליארדי שנים רבים - של כוכב לכת."
עיון ביומן:
- Zhou, T., Tarduno, JA, Nimo, F., et al. חידוש קמבריון מוקדם של הגאודינמו ומקור מבנה הליבה הפנימית. קהילת Nat י"ב, 13 (4161). DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7
