Mokslininkai tiesiog susiaurino Žemės vidinio branduolio amžių

(Zhang ir kt., Phys. Rev. Lett., 2020)

Tam tikru 4,5 milijardo metų Žemės istorijos momentu jos visiškai skystos geležies šerdis pakankamai atvėso, kad centre susidarytų kietas rutulys. Šiandien mūsų planetos šerdį sudaro vientisa geležinė vidinė šerdis, apsupta išlydytos geležies išorinės šerdies, tačiau tiksliai nustatyti, kada įvyko šis pokytis, buvo gana sunku.

Apskaičiavimai svyruoja nuo 4,5 milijardo metų – pačios Žemės amžiaus – iki Prieš 565 milijonus metų ; dabar naujas tyrimas pagaliau jį susiaurino. Remiantis duomenimis, gautais atliekant laboratorinius eksperimentus, kurie sukuria sąlygas, artimas planetos šerdies sąlygoms, vidinio branduolio amžius turėtų būti nuo 1 milijardo iki 1,3 milijardo metų.

Savo ruožtu tai padeda mums susiaurinti amžių geodinamo , kuris maitina magnetinį lauką aplink Žemę. Šis magnetinis laukas prisideda prie sąlygų, palankių gyvybei, kaip mes ją žinome apsaugoti planetos atmosferą kad nenupūstų saulės vėjo.



Todėl nenuostabu, kad mokslininkai labai domisi, kaip jis atsirado ir kaip jis išlaikomas.

„Žmonėms labai smalsu ir įdomu sužinoti apie geodinamo kilmę, magnetinio lauko stiprumą, nes jie visi prisideda prie planetos tinkamumo gyventi. sakė geomokslininkas Jung-Fu Lin Teksaso universiteto Ostine.

Geodinamiką sukuria laidžios geležies cirkuliacija išorinėje šerdyje, kurią varo konvekcija, kurią maitina du mechanizmai .

Pirma, yra šiluminė konvekcija, kurią sukelia temperatūros svyravimai; tai gali atsirasti visiškai skystoje šerdyje. Antra, yra kompozicinė konvekcija, kai vidinėje šerdies riboje išsiskiriantys lengvesni elementai kyla per skystą išorinę šerdį, sukurdami judėjimą.

Abiem atvejais šis laidus skystis sukuria elektros sroves, kurios įkrauna šerdį, iš esmės paversdamos ją milžinišku elektromagnetu. Et voila! Magnetinis laukas. Šiuo metu Žemės šerdyje yra abiejų tipų konvekcijos, kurios vienodai prisideda prie geodinamo.

Tačiau prieš kietosios šerdies kristalizaciją Žemės šerdyje buvo įmanoma tik šiluminė konvekcija. Tai gali generuoti geodinamą, tačiau norint jį išlaikyti milijardus metų, kaip reikalaujama jaunesniems vidinės šerdies amžiaus vertinimams, geležis turėjo būti labai karšta – nerealu.

Norint išlaikyti ir palaikyti tokią temperatūrą, geležies šilumos laidumas – kaip ir gebėjimas efektyviai praleisti šilumą – turi būti didelis. Taigi, komanda nusprendė ištirti geležies šilumos laidumą esant slėgiui ir esant temperatūrai, artimai šerdies temperatūrai.

Norėdami tai padaryti, jie paėmė geležies pavyzdį, susprogdino jį lazeriais, kad įkaistų, ir suspaudė deimantiniu priekalu. Tai užtruko daug ilgiau nei aprašyti: daug bandymų per dvejus metus. Tačiau galiausiai komanda sugebėjo išmatuoti mėginio elektrinį ir šilumos laidumą esant 170 gigapaskalių slėgiui (tai yra 1,7 milijono karto daugiau nei atmosferos slėgis jūros lygyje) ir 3000 kelvinų temperatūrą.

Slėgis išorinėje šerdyje svyruoja nuo 135 iki 330 gigapaskalių nuo išorinės ribos iki vidinės šerdies ribos, o temperatūra svyruoja nuo 4000 iki 5000 kelvinų. Manoma, kad pasiekia vidinę šerdį virš 6000 kelvinų (tačiau esant intensyviam slėgiui geležis sukietėja).

Kai komanda išmatavo imties laidumą, jie nustatė, kad jis yra nuo 30 iki 50 procentų mažesnis, nei reikėtų 565 milijonų metų vidinės šerdies amžiaus įvertinimui. Taigi mokslininkai galėjo nustatyti viršutinę skystos geležies šilumos laidumo ribą pagrindinėmis sąlygomis, o tai savo ruožtu nustato viršutinę ribą, kiek šilumos galima praleisti ir išlaikyti.

Turėdami visa tai, jie pagaliau galėjo įvertinti vidinės Žemės šerdies amžių.

„Kai iš tikrųjų žinosite, kiek šilumos srauto iš išorinės šerdies į apatinę mantiją, galite pagalvoti, kada Žemė pakankamai atvėso iki taško, kad vidinė šerdis pradeda kristalizuotis. Linas pasakė .

Įdomu tai, kad komandos laiko juosta tvarkingai krenta pasikeitus Žemės magnetiniam laukui. Magnetinių medžiagų išsidėstymas uolienose, datuojamas prieš 1–1,5 milijardo metų, rodo, kad buvo magnetinio lauko stiprumo padidėjimas maždaug šiuo metu – kaip ir būtų galima tikėtis tuo metu, kai kristalizavosi vidinė šerdis.

Tačiau panašus padidėjimas buvo pastebėtas ir prieš 565 mln. Jei vidinė šerdis kristalizavosi anksčiau, tai reiškia, kad tai, ką Žemė padarė prieš 565 milijonus metų, vis dar yra paslaptis.

'Norint išspręsti šį neatitikimą, reikalingi tolesni mineralų fizikos, geodinamikos ir paleomagnetizmo tyrimai.' rašė mokslininkai .

Tyrimas buvo paskelbtas m Fizinės apžvalgos laiškai .

Populiarios Kategorijos: Sveikata , Aplinką , Visuomenė , Tech , Žmonių , Erdvė , Gamta , Aiškintojas , Fizika , Nekategorizuotas ,

Apie Mus

Nepriklausomų, Patikrintų Sveikatos, Erdvės, Gamtos, Technologijos Ir Aplinkos Ataskaitų Paskelbimas.