Πώς απέφυγε η Γη μια μοίρα σαν τον Άρη; Οι αρχαίοι βράχοι φέρουν ενδείξεις

Περίπου 1.800 μίλια κάτω από τα πόδια μας, η περιστροφή υγρού σιδήρου στον εξωτερικό πυρήνα της Γης δημιουργεί το προστατευτικό μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας. Αυτό το μαγνητικό πεδίο είναι αόρατο αλλά ζωτικής σημασίας για τη ζωή στη Γη γιατί προστατεύει τον πλανήτη από τον ηλιακό άνεμο – ρεύματα ακτινοβολίας από τον ήλιο.

Πριν από περίπου 565 εκατομμύρια χρόνια, ωστόσο, το μαγνητικό πεδίοΗ δύναμή του έχει πέσει στο 10 τοις εκατό της δύναμής του σήμερα. Στη συνέχεια, μυστηριωδώς, το πεδίο αναπήδησε πίσω, ανακτώντας τη δύναμή του πριν από την έκρηξη της πολυκύτταρης ζωής στη Γη από την Κάμβρια.

Τι προκάλεσε την αναπήδηση του μαγνητικού πεδίου;

Σύμφωνα με νέα έρευνα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ, αυτή η αναγέννηση συνέβη μέσα σε μερικές δεκάδες εκατομμύρια χρόνια —γρήγορα σε γεωλογικές χρονικές κλίμακες— και συνέπεσε με το σχηματισμό του στερεού εσωτερικού πυρήνα της Γης, υποδηλώνοντας ότι ο πυρήνας είναι πιθανώς μια άμεση αιτία .

«Ο εσωτερικός πυρήνας είναι πολύ σημαντικός», λέει ο John Tarduno, καθηγητής γεωφυσικής στο Τμήμα Γης και Περιβαλλοντικών Επιστημών και κοσμήτορας τεχνών, επιστημών και μηχανικής έρευνας στο Rochester. «Λίγο πριν αρχίσει να αναπτύσσεται ο εσωτερικός πυρήνας, το μαγνητικό πεδίο ήταν έτοιμο να καταρρεύσει, αλλά μόλις ο εσωτερικός πυρήνας άρχισε να αναπτύσσεται, το πεδίο ανανεώθηκε».

Στην εργασία που δημοσιεύτηκε στο Συνδέσεις με τη φύσηΣε αυτό το άρθρο, οι ερευνητές εντόπισαν αρκετές βασικές ημερομηνίες στην ιστορία του εσωτερικού πυρήνα, συμπεριλαμβανομένης μιας πιο ακριβούς εκτίμησης της ηλικίας του. Η έρευνα παρέχει ενδείξεις για την ιστορία και τη μελλοντική ανάπτυξη της Γης και πώς έγινε κατοικήσιμος πλανήτης, καθώς και η εξέλιξη άλλων πλανητών στο ηλιακό σύστημα.

Ξεκλειδώστε τις πληροφορίες στους αρχαίους βράχους

Η Γη αποτελείται από στρώματα: τον φλοιό όπου υπάρχει ζωή. ο μανδύας, το παχύτερο στρώμα στη Γη. Ο λιωμένος εξωτερικός πυρήνας και ο συμπαγής εσωτερικός πυρήνας, ο οποίος με τη σειρά του αποτελείται από έναν εξωτερικό εσωτερικό πυρήνα και έναν βαθύτερο εσωτερικό πυρήνα.

Το μαγνητικό πεδίο της Γης δημιουργείται στον εξωτερικό πυρήνα της, όπου προκαλεί την περιστροφή του υγρού σιδήρου ηλεκτρικά ρεύματαΟδηγεί ένα φαινόμενο που ονομάζεται γεωδύναμο που παράγει το μαγνητικό πεδίο.

Λόγω της σχέσης του μαγνητικού πεδίου με τον πυρήνα της Γης, οι επιστήμονες προσπαθούν εδώ και δεκαετίες να προσδιορίσουν πώς άλλαξαν το μαγνητικό πεδίο και ο πυρήνας της Γης σε όλη την ιστορία του πλανήτη μας. Δεν μπορούν να μετρήσουν απευθείας το μαγνητικό πεδίο λόγω της θέσης και των ακραίων θερμοκρασιών των υλικών στον πυρήνα. Ευτυχώς, τα ορυκτά που ανεβαίνουν στην επιφάνεια της Γης περιέχουν μικροσκοπικά μαγνητικά σωματίδια που κλειδώνουν προς την κατεύθυνση και την ένταση του μαγνητικού πεδίου καθώς τα ορυκτά ψύχονται από τη λιωμένη τους κατάσταση.

Για να περιοριστεί καλύτερα η διάρκεια ζωής και η ανάπτυξη του εσωτερικού πυρήνα, ο Tarduno και η ομάδα του χρησιμοποίησαν διοξείδιο του άνθρακα₂ Λέιζερ in vitro και συσκευή υπεραγώγιμης κβαντικής παρεμβολής (SQUID) για την ανάλυση κρυστάλλων άστριου από ανορθοσιτικά πετρώματα. Αυτοί οι κρύσταλλοι έχουν μικροσκοπικές μαγνητικές βελόνες στο εσωτερικό τους που είναι «ιδανικοί μαγνητικοί καταγραφείς», λέει ο Tarduno.

Μελετώντας τον μαγνητισμό παγιδευμένο σε αρχαίους κρυστάλλους -ένα πεδίο γνωστό ως παλαιομαγνητισμός- οι ερευνητές εντόπισαν δύο σημαντικές νέες ημερομηνίες στην ιστορία του εσωτερικού πυρήνα:

• πριν από 550 εκατομμύρια χρόνια: Η εποχή που το μαγνητικό πεδίο άρχισε να αναγεννάται γρήγορα μετά από μια κατάρρευση περίπου 15 εκατομμύρια χρόνια πριν από αυτό. Οι ερευνητές αποδίδουν την ταχεία αναγέννηση του μαγνητικού πεδίου στο σχηματισμό α συμπαγές εσωτερικό ατσάλι που επαναφόρτισε τον λιωμένο εξωτερικό πυρήνα και αποκατέστησε την ισχύ του μαγνητικού πεδίου.
• 450 εκατομμύρια χρόνια πριν: ο χρόνος κατά τον οποίο άλλαξε η δομή του αναπτυσσόμενου εσωτερικού πυρήνα, υποδεικνύοντας το όριο μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού πυρήνα. Αυτές οι αλλαγές στον εσωτερικό πυρήνα συμπίπτουν με αλλαγές περίπου την ίδια στιγμή στη δομή του επάνω ραφιού, λόγω τεκτονικές πλάκες στην οροφή.

«Επειδή περιορίσαμε με μεγαλύτερη ακρίβεια την ηλικία του εσωτερικού πυρήνα, μπορούμε να διερευνήσουμε το γεγονός ότι ο τρέχων εσωτερικός πυρήνας αποτελείται στην πραγματικότητα από δύο μέρη», λέει ο Tarduno. «Οι κινήσεις των τεκτονικών πλακών στην επιφάνεια της Γης επηρέασαν έμμεσα τον εσωτερικό πυρήνα και η ιστορία αυτών των κινήσεων είναι αποτυπωμένη βαθιά μέσα στη γη στη δομή του εσωτερικού πυρήνα».

Αποφύγετε μια μοίρα που μοιάζει με τον Άρη

Η καλύτερη κατανόηση της δυναμικής και της ανάπτυξης του εσωτερικού πυρήνα και του μαγνητικού πεδίου έχει σημαντικές επιπτώσεις, όχι μόνο στην αποκάλυψη του παρελθόντος της Γης και στην πρόβλεψη του μέλλοντός της, αλλά και στην αποκάλυψη των τρόπων με τους οποίους άλλοι πλανήτες μπορούν να σχηματίσουν μαγνητικές ασπίδες και να διατηρήσουν τις απαραίτητες συνθήκες ζωή στο λιμάνι.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι ο Άρης, για παράδειγμα, κάποτε είχε μαγνητικό πεδίο, αλλά αυτό το πεδίο διαλύθηκε, αφήνοντας τον πλανήτη ευάλωτο σε αυτό. ηλιακός άνεμος Και η επιφάνεια χωρίς ωκεανούς. Ενώ δεν είναι σαφές εάν η απουσία μαγνητικού πεδίου θα οδηγήσει στη Γη να αντιμετωπίσει την ίδια μοίρα, «η Γη είναι βέβαιο ότι θα χάσει πολλά Νερό «Αν το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν είχε ανανεωθεί, ο πλανήτης θα ήταν πολύ πιο ξηρός και διαφορετικός από τον πλανήτη σήμερα», λέει ο Tarduno.

Όσον αφορά την πλανητική εξέλιξη, λοιπόν, η έρευνα υπογραμμίζει τη σημασία της μαγνητικής ασπίδας και ενός μηχανισμού για τη διατήρησή της, λέει.

«Αυτή η έρευνα υπογραμμίζει πραγματικά την ανάγκη να έχουμε κάτι σαν ανάπτυξη Ο εσωτερικός πυρήνας Διατηρεί ένα μαγνητικό πεδίο για όλη τη διάρκεια ζωής — αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια — ενός πλανήτη».