สนามแม่เหล็กป้องกันของโลกซึ่งเกิดจากเหล็กเหลวหมุนวนในแกนโลกชั้นนอกนั้นไม่สามารถมองเห็นได้ แต่มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวโลก ช่วยปกป้องโลกจากลมสุริยะ อย่างไรก็ตาม ความเข้มของสนามแม่เหล็กลดลงเหลือ 10% จากระดับปัจจุบันเมื่อประมาณ 565 ล้านปีก่อน ก่อนที่สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์บนโลก Cambrian จะระเบิด สนามก็ฟื้นตัวขึ้นมาอย่างไม่คาดคิดและกลับมาแข็งแกร่งอีกครั้ง
อะไรทำให้สนามแม่เหล็กเด้งกลับ?
งานวิจัยใหม่โดยนักวิทยาศาสตร์ที่ มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ แสดงให้เห็นว่าการฟื้นฟูนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วตามมาตรฐานทางธรณีวิทยาภายในไม่กี่สิบล้านปี และเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวแกนกลางชั้นในที่แข็งแกร่งของโลก ซึ่งบ่งบอกว่าแกนกลางน่าจะมีสาเหตุโดยตรง
John Tarduno, William R. Kenan, Jr., ศาสตราจารย์สาขาธรณีฟิสิกส์ในภาควิชาวิทยาศาสตร์โลกและสิ่งแวดล้อม และคณบดีฝ่ายวิจัยด้านศิลปศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์ที่ Rochester กล่าวว่า “แก่นชั้นในมีความสำคัญอย่างมาก ก่อนที่แก่นชั้นในจะเริ่มเติบโต สนามแม่เหล็กก็ถึงจุดพังทลาย แต่ทันทีที่แก่นชั้นในเริ่มเติบโต สนามแม่เหล็กก็ถูกสร้างขึ้นใหม่”
นักวิทยาศาสตร์ระบุวันสำคัญหลายครั้งในประวัติศาสตร์ของแกนกลางชั้นใน โดยให้เบาะแสเกี่ยวกับ ประวัติศาสตร์โลก และวิวัฒนาการในอนาคต มันกลายเป็นดาวเคราะห์ที่น่าอยู่ได้อย่างไร และวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ
นักวิทยาศาสตร์พยายามค้นหาให้แน่ชัดว่าสนามแม่เหล็กและแกนกลางของโลกเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในประวัติศาสตร์โลกมานานหลายทศวรรษ เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กกับแกนกลาง เนื่องจากตำแหน่งและอุณหภูมิที่สูงมากของวัสดุในแกนกลาง จึงไม่สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กได้โดยตรง โชคดีที่เมื่อแร่ธาตุเย็นลงจากสถานะหลอมเหลว อนุภาคแม่เหล็กขนาดเล็กในแร่ธาตุจะล็อคความแรงและทิศทางของสนามแม่เหล็ก
นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เลเซอร์ CO2 และแมกนิโตมิเตอร์ที่มีตัวนำยิ่งยวดรบกวนควอนตัม (SQUID) ของห้องปฏิบัติการ อายุและการเติบโตของแกนกลางชั้นใน. เข็มแม่เหล็กขนาดเล็กภายในคริสตัลเหล่านี้เป็นเครื่องบันทึกแม่เหล็กที่สมบูรณ์แบบ
นักวิทยาศาสตร์ศึกษาแม่เหล็กในผลึกโบราณเหล่านี้เพื่อกำหนดวันสำคัญใหม่สองวันในประวัติศาสตร์ของแกนกลางชั้นใน:
550 ล้านปีก่อน: เวลาที่ สนามแม่เหล็กเริ่มต่ออายุอย่างรวดเร็ว หลังจากการล่มสลายอันใกล้นี้เมื่อ 15 ล้านปีก่อนหน้านั้น การก่อตัวของแกนในที่เป็นของแข็ง ซึ่งเติมแกนนอกที่หลอมละลายและเสริมแรงให้กับสนามแม่เหล็ก เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีส่วนรับผิดชอบต่อการฟื้นฟูสนามแม่เหล็กอย่างรวดเร็ว
450 ล้านปีก่อน: เวลาที่โครงสร้างของแกนในที่กำลังเติบโตเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งถือเป็นขอบเขตระหว่างแกนในสุดและแกนในชั้นนอกสุด เนื่องจากการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกบนพื้นผิว การเปลี่ยนแปลงในแกนกลางชั้นในจึงเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหิ้งที่อยู่ด้านบน
จอห์น เอ. ทาร์ดูโน วิลเลียม อาร์. คีแนน จูเนียร์ ศาสตราจารย์; ศาสตราจารย์สาขาธรณีฟิสิกส์ คณบดีฝ่ายวิจัย ศิลปศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์ กล่าวว่า “เนื่องจากเราจำกัดอายุของแกนในได้แม่นยำมากขึ้น เราจึงสามารถสำรวจข้อเท็จจริงที่ว่าแกนในในปัจจุบันประกอบด้วยสองส่วน การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกบนพื้นผิวโลกส่งผลทางอ้อมต่อแกนกลางชั้นใน และประวัติความเป็นมาของการเคลื่อนที่เหล่านี้ฝังลึกลงไปในโลกในโครงสร้างของแกนเนอร์".
การทำความเข้าใจพลวัตและการเติบโตของแกนกลางชั้นในสามารถให้เบาะแสที่สำคัญต่อสภาวะที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นอาจก่อตัวเป็นเกราะป้องกันแม่เหล็กและรักษาสภาวะที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต
ทาร์ดูโน กล่าวว่า, “ในวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ การวิจัยเน้นย้ำถึงความสำคัญของเกราะป้องกันแม่เหล็กและกลไกในการค้ำจุนมัน”
“งานวิจัยนี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นที่จะต้องมีบางสิ่งเช่นแกนในที่กำลังเติบโตซึ่งรักษาสนามแม่เหล็กไว้ตลอดช่วงชีวิต—หลายพันล้านปี—ของดาวเคราะห์”
การอ้างอิงวารสาร:
- Zhou, T., Tarduno, JA, Nimmo, F., และคณะ การต่ออายุจีโอไดนาโมในยุค Cambrian ในช่วงต้นและต้นกำเนิดของโครงสร้างแกนกลางชั้นใน ณัฐคอมมิชชัน 13, 4161 (2022). ดอย: 10.1038/s41467-022-31677-7
