A Föld mágneses tere megvéd minket a halálos kozmikus sugárzástól, és nélküle, mint tudják, az élet nem létezhet. A folyékony vas mozgása a bolygó külső magjában, a "geodinamó" jelenség generálja ezt a teret. A tudósok számára azonban rejtély, hogy miként jelent meg, majd hogyan tartották fenn a Föld teljes története során. Az új munka, amelyet a Nature-ben tett közzé Alexander Goncharov, a Carnegie Egyetem vezetésével, megvilágítja ennek a hihetetlenül fontos geológiai képződésnek a történetét.
Bolygónk abból a szilárd anyagból alakult ki, amely fiatalságában körülvette a Napot, és az idő múlásával a legsűrűbb anyag, a vas, elsüllyedt, mélyebbre süllyedt, kialakítva azokat a rétegeket, amelyeket ma ismerünk: a magot, a palástot, a kérget. Jelenleg a belső mag szilárd vas, más anyagokkal együtt, amelyeket a rétegzési folyamat során meghúztak. A külső mag folyékony vas ötvözet, és mozgása mágneses teret generál.
A bolygónkat és annak mágneses terét fejlesztő folyamatok - és ami még fontosabb: az állandó mágneses teret fenntartó energia - összekapcsolásához mélyebb megértésre van szükség a szilárd belső magban és a folyékony külső magban történő hővezetésről. De ezek az anyagok nyilván csak a legszélsőségesebb körülmények között léteznek: nagyon magas hőmérsékleten és nagyon magas nyomáson. Kiderült, hogy a felszínen a viselkedésük teljesen más lesz.
"Úgy döntöttünk, hogy elengedhetetlen a maganyagok hővezető képességének közvetlen mérése olyan körülmények között, amelyek megfelelnek a mag állapotának" - mondja Goncharov. "Mert természetesen nem juthatunk el a Föld magjáig, és nem vehetünk mintákat magunknak."
A tudósok egy gyémánt üllősejt nevű műszert alkalmaztak a bolygómag állapotának szimulálására és annak tanulmányozására, hogy a vas hogyan vezeti a hőt ilyen körülmények között. A gyémánt üllősejt apró anyagmintákat nyom össze két gyémánt között, ami rendkívüli nyomást eredményez a Föld mélyéből a laboratóriumban. A lézer az anyagokat nukleáris hőmérsékletre melegíti.
Egy ilyen "nukleáris laboratórium" segítségével egy tudóscsoport megvizsgálhatta a vasmintákat olyan hőmérsékleten és nyomáson, amely a Merkúrától a Földig terjedő bolygókon belül megtalálható - 345 000 és 1,3 millió normál légkör, 1300 és 2700 Celsius fok közötti nyomás - és megérteni, hogyan vezetik a hőt.
Megállapították, hogy az ilyen vasminták hővezető képessége megegyezik a Föld magjának hővezetési tényezőjének előzetes becslésének alsó végével - 18 és 44 watt / méter / Kelvin fok között, azokban az egységekben, amelyeket a tudósok ilyen dolgok mérésére használnak. Ez arra utal, hogy a geodinamó fenntartásához szükséges energia mindig rendelkezésre állt a Föld történelmének kezdetétől fogva.
"A mag hővezetési tényezőjének jobb megértése érdekében a jövőben megvizsgáljuk, hogy a vasba süllyedő színesfém anyagok hogyan befolyásolják a bolygónkon belüli hőfolyamatokat" - mondja Goncsarov.
Promóciós videó:
KHEL ILYA