Magnetické pole Zeme nás chráni pred smrteľným kozmickým žiarením a bez neho, ako viete, by život nemohol existovať. Pohyb tekutého železa vo vonkajšom jadre planéty, fenomén „geodynamo“, generuje toto pole. Ako sa to však objavovalo a potom sa udržiavalo počas celej histórie Zeme, je pre vedcov záhadou. Nové dielo publikované v Nature skupinou vedenou Alexandrom Goncharovom z Carnegie University vrhá svetlo na históriu tohto neuveriteľne dôležitého geologického útvaru.
Naša planéta bola sformovaná z pevného materiálu, ktorý v mladosti obklopoval Slnko, a postupom času najhustejší materiál, železo, klesal, klesal hlbšie a tvoril vrstvy, o ktorých dnes vieme: jadro, plášť, kôra. V súčasnosti je vnútorné jadro z pevného železa spolu s ďalšími materiálmi, ktoré boli utiahnuté počas procesu vrstvenia. Vonkajšie jadro je zliatina tekutého železa a jeho pohyb generuje magnetické pole.
Na zostavenie procesov, ktoré vyvinuli našu planétu a jej magnetické pole - a čo je dôležitejšie, energie, ktorá udržuje konštantné magnetické pole, je potrebné hlbšie pochopenie toho, ako sa teplo vedie v pevnom vnútornom jadre a kvapalnom vonkajšom jadre. Ale tieto materiály zjavne existujú iba v najextrémnejších podmienkach: veľmi vysokých teplotách a veľmi vysokých tlakoch. Ukazuje sa, že na povrchu bude ich správanie úplne odlišné.
„Rozhodli sme sa, že bude nevyhnutné priamo merať tepelnú vodivosť materiálov jadra za podmienok, ktoré zodpovedajú podmienkam jadra,“hovorí Goncharov. „Pretože sa, samozrejme, nemôžeme dostať do jadra Zeme a vziať si vzorky pre seba.“
Vedci použili prístroj nazývaný bunka diamantovej kovadliny na simuláciu podmienok planetárneho jadra a štúdium toho, ako železo za týchto podmienok vedie teplo. Bunka diamantovej kovadliny komprimuje drobné vzorky materiálu medzi dvoma diamantmi a vytvára tak v laboratóriu extrémny tlak z hlbín Zeme. Laser ohrieva materiály na jadrové teploty.
Pomocou takéhoto „jadrového laboratória“bol tím vedcov schopný študovať vzorky železa pri teplotách a tlakoch, ktoré sa nachádzajú vo vnútri planét s veľkosťou od Merkúra po Zem - tlaky v rozmedzí od 345 000 do 1,3 milióna bežných atmosfér a od 1300 do 2700 stupňov Celzia - a pochopiť, ako vedú teplo.
Zistilo sa, že tepelná vodivosť takýchto vzoriek železa zodpovedá dolnému koncu predbežných odhadov tepelnej vodivosti jadra Zeme - medzi 18 a 44 wattmi na meter na stupeň Kelvina, v jednotkách, ktoré vedci používajú na meranie takýchto vecí. To naznačuje, že energia potrebná na udržanie geodyna bola vždy k dispozícii od samého začiatku histórie Zeme.
"Aby sme lepšie porozumeli tepelnej vodivosti jadra, v budúcnosti budeme študovať, ako neželezné materiály, ktoré boli vtiahnuté do jadra spolu s ponorným železom, ovplyvňujú tepelné procesy vo vnútri našej planéty," hovorí Goncharov.
Propagačné video:
ILYA KHEL