Создав условия, похожие на центр Земли, внутри лабораторной камеры, исследователи уточнили оценку возраста твердого внутреннего ядра нашей планеты, оценив его возраст от 1 до 1,3 миллиарда лет, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Physical Review Letters.
Теперь ученые считают, что ядро образовалось в период от 1,3 до 4,5 миллиардов лет, что делает его намного старше, чем 565 миллионов лет, как считалось ранее.
Более того, эксперименты и сопутствующие теории помогают установить величину того, как ядро проводит тепло, и источники энергии, которые питают геодинамо планеты, - механизм, поддерживающий магнитное поле Земли, который держит компасы направленными на север и помогает защитить жизнь от вредных космических лучей.
«Людям действительно интересно узнать о происхождении геодинамо - силе магнитного поля, потому что это способствует обитаемости планеты», - сказал Юнг-Фу Линь - профессор Техасского университета в школе Джексона в Остине.
Ядро Земли состоит в основном из железа, причем внутреннее ядро твердое, а внешнее - жидкое. Эффективность железа в передаче тепла, известная как теплопроводность, является ключом к определению ряда других характеристик ядра, в том числе времени формирования внутреннего ядра.
С годами оценка возраста активной зоны смещалась от очень старой до очень молодой, а проводимости – от относительно низкой до относительно высокой. Но эти более молодые оценки также создали парадокс, когда ядро должно было достичь нереально высоких температур, чтобы поддерживать геодинамо в течение миллиардов лет до образования внутреннего ядра.
Новое исследование разрешает этот парадокс, находя решение, которое поддерживает температуру активной зоны в пределах реалистичных параметров. Поиск этого решения зависел от прямого измерения проводимости железа в условиях, подобных ядру, - когда давление превышает 1 миллион атмосфер, а температура может соперничать с температурами на поверхности Солнца.
Исследователи достигли этих условий, сжимая нагретые лазером образцы железа между двумя алмазными наковальнями. Это была нелегкая работа. На получение подходящих результатов ушло два года.
«Мы столкнулись с множеством проблем и несколько раз потерпели неудачу, что расстроило нас, и мы почти сдались, - сказал соавтор статьи Юцзюнь Чжан - доцент Сычуаньского университета в Китае. - Благодаря конструктивным комментариям и поддержке профессора Чжун-Фу Линя, мы наконец-то разрешили это после нескольких пробных запусков».
Недавно измеренная проводимость на 30-50% меньше, чем проводимость по оценке молодого ядра, и это предполагает, что геодинамо поддерживалось двумя различными источниками энергии и механизмами: тепловой конвекцией и композиционной конвекцией. Сначала геодинамо поддерживалось только тепловой конвекцией. Теперь каждый механизм играет примерно одинаково важную роль.
Лин сказал, что с этой улучшенной информацией о проводимости и теплопередаче с течением времени исследователи могут сделать более точную оценку возраста внутреннего ядра.
«Как только вы действительно узнаете, сколько тепла идет от внешнего ядра к нижней мантии, вы сможете подумать о том, когда Земля достаточно остыла до такой степени, что внутреннее ядро начнет кристаллизоваться», - сказал он.
Этот пересмотренный возраст внутреннего ядра мог коррелировать с
всплеском силы магнитного поля Земли, что было зафиксировано
расположением магнитных материалов в породах, которые
образовались примерно в это время. В совокупности данные
свидетельствуют о том, что формирование внутреннего ядра было
важной частью создания современных сильных магнитных полей.
[Фото: eurekalert.org]
