На около 3000 км под краката ни течното желязо във външното ядро на Земята генерира защитното магнитно поле на планетата. Това магнитно поле е невидимо, но е жизненоважно за живота на повърхността на Земята, тъй като предпазва планетата от слънчевия вятър - потоците радиация от Слънцето.
Преди около 565 млн. години обаче силата на магнитното поле е намаляла до 10 % от днешната му сила. След това по загадъчен начин магнитното поле се възстановява и възвръща силата си точно преди камбрийския взрив на многоклетъчния живот на Земята.
Какво е причинило възстановяването на магнитното поле?
Според нови изследвания на учени от Университета в Рочестър това обновяване се е случило в рамките на няколко десетки милиона години - твърде бързо в геоложки мащаб - и е съвпаднало с формирането на твърдото вътрешно ядро на Земята, което предполага, че ядрото вероятно е пряка причина за това.
"Вътрешното ядро е изключително важно", обяснява Джон Тардуно (John Tarduno), професор по геофизика в катедрата по науки за Земята и околната среда и декан по научните изследвания за изкуствата, науките и инженерството в Рочестър. "Точно преди вътрешното ядро да започне да расте, магнитното поле е било в момент на колапс, но веднага щом вътрешното ядро е започнало да расте, полето се е възстановило."
В статията, публикувана в Nature Communications, изследователите определят няколко ключови момента от историята на вътрешното ядро, включително по-точна оценка на неговата възраст. Изследването дава сведения за историята и бъдещата еволюция на Земята и как тя се е превърнала в обитаема планета, както и за еволюцията на други планети в Слънчевата система.
Разкриване на информация в древните скали
Земята е съставена от слоеве: земна кора, в която се намира животът; мантия - най-дебелият слой на Земята; разтопено външно ядро; и твърдо вътрешно ядро, което на свой ред се състои от най-външно вътрешно ядро и най-вътрешно вътрешно ядро.
Съвременен поглед за границите на земната кора, мантията и ядрото и техните физически свойства.
Магнитното поле на Земята се генерира във външното ѝ ядро, където завихрящото се течно желязо предизвиква електрически токове, задвижвайки явление, наречено геодинамо, което създава магнитното поле.
От десетилетия учените се опитват да определят как магнитното поле и ядрото на Земята са се променяли през историята на нашата планета. Те не могат да измерят директно магнитното поле поради местоположението и екстремните температури на материалите в ядрото. За щастие минералите, които се издигат на повърхността на Земята, съдържат миниатюрни магнитни частици, които фиксират посоката и интензитета на магнитното поле в момента, в който минералите са се охладили от разтопеното си състояние.
За да определят по-добре възрастта и развитието на вътрешното ядро, Тардуно и екипът му използват CO2 лазер и магнитометър със свръхпроводящо квантово интерференчно устройство (SQUID) в лабораторията си, за да анализират фелдшпатови кристали от скалата анортозит. Тези кристали имат малки магнитни иглички в себе си, които са "перфектни магнитни записващи устройства", разказва Тардуно.
Анортозит - магматична скала. която се образува чрез охлаждане и кристализация на горещи, разтопени скали (магма и лава). Използваните в изследването анортозити са от раннокамбрийски слоеве. Анортозитите са предимно от плагиоклазен фелдшпат с минимални количества от минералите пироксен, илменит, магнетит и оливин. Анортозит е открит на Луната по време на мисията на Аполо 15. Кредит: James St. John (CC BY 2.0)
Чрез изучаване на магнетизма, заключен в древните кристали - област, известна като палеомагнетизъм - изследователите определят два нови важни момента от историята на вътрешното ядро:
Преди 550 милиона години: времето, когато магнитното поле започва бързо да се обновява след почти пълен колапс 15 милиона години преди това. Изследователите обясняват бързото обновяване на магнитното поле с образуването на твърдо вътрешно ядро, което е заредило разтопеното външно ядро и е възстановило силата на магнитното поле.
Преди 450 милиона години: времето, в което структурата на нарастващото вътрешно ядро се променя, отбелязвайки границата между най-вътрешното и най-външното вътрешно ядро. Тези промени във вътрешното ядро съвпадат с промени по същото време в структурата на лежащата върху него мантия, дължащи се на тектониката на плочите на повърхността.
"Тъй като ограничихме възрастта на вътрешното ядро по-точно, успяхме да изследваме факта, че днешното вътрешно ядро всъщност се състои от две части", обяснява Тардуно. "Тектоничните движения на плочите на повърхността на Земята косвено са повлияли на вътрешното ядро, а историята на тези движения е отпечатана дълбоко в Земята в структурата на вътрешното ядро."
Да избегнем съдбата на Марс
По-доброто разбиране на динамиката и растежа на вътрешното ядро и магнитното поле има важни последици не само за разкриване на миналото на Земята и прогнозиране на нейното бъдеще, но и за разкриване на начините, по които други планети могат да формират магнитни щитове и да поддържат условията, необходими за съществуването на живот.
Изследователите смятат, че Марс, например, някога е имал магнитно поле, но то се е разсеяло, оставяйки планетата уязвима за слънчевия вятър, а повърхността ѝ - без океани. Макар да не е ясно дали липсата на магнитно поле би довела до същата съдба на Земята, "Земята със сигурност би загубила много повече вода, ако магнитното ѝ поле не се беше възстановило", отбелязва Тардуно. "Планетата щеше да бъде много по-суха и много по-различна от днешната".
Справка: Tinghong Zhou et al, Early Cambrian renewal of the geodynamo and the origin of inner core structure, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7
Източник: How did Earth avoid a Mars-like fate? Ancient rocks hold clues
Lindsey Valich, University of Rochester
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари