Ilma Maa magnetväljata kaotavad rändloomad oma tee ja navigatsioon kõigele laevadele kuni skautideni on kasutuks tehtud. Kuid hoolimata selle olulisusest jääb planeedi magnetvälja võimustav protsess saladuseks. Ideesid on külluses, kuid ükski neist ei saa Maa magnetvälja vanust arvestada. Nüüd võib uues uuringus olla selle ebakõla võti: alandlik magneesium.
Seotud sisu
- Maa magnetväli on vähemalt neli miljardit aastat vana
- Maa võib olla muutunud magnetiliseks pärast elavhõbedalaadse objekti söömist
Maa sula tuuma kloppimisel tekivad elektrivoolud, mis tekitavad planeedi magnetvälja protsessis, mida nimetatakse dünamoks.
"Kui teil ei oleks neid kloppimisliike, siis Maa magnetväli laguneb ja see sureb umbes kümne miljoni aasta pärast, " ütleb Pasadena California tehnoloogiainstituudi järeldoktor Joseph O'Rourke.
Kuid mis selle liikumise jõududena on, on ebaselge. Maa sisemise tuuma aeglane tahkumine ja radioaktiivne lagunemine - kaks juhtivat hüpoteesi - ei anna piisavalt energiat magnetvälja toiteks nii kaua, kui see on olnud.
Kivimite andmed näitavad, et Maa magnetväli on vähemalt 3, 4 miljardit aastat vana ja võib-olla sama vana kui 4, 2 miljardit aastat. Sisemise südamiku jahutamine annaks magnetvälja jaoks ainult umbes miljard aastat energiat. Ja Maa tuumas pole lihtsalt piisavalt radioaktiivset materjali, et lagunemishüpotees toimiks, ütles Santa Cruzi California ülikooli planeediteadlane Francis Nimmo.
Uues uuringus, mis avaldati ajakirja Nature selle nädala numbris, pakuvad O'Rourke ja Caltechi planeediteadlane David Stevenson välja uue keemilise mehhanismi geodünaamika juhtimiseks Maa sisemuses esinevate ujuvuserinevuste määramiseks.
Arvutimudelite abil näitas paar, et varakult Maad pommitanud hiiglaslike löökide tagajärjel võis väike kogus magneesiumielementi lahustuda rauarikastes tuumades.
"Maa moodustus tõeliselt vägivaldsete hiiglaslike kokkupõrgete seeriana, mis võisid vahevärvi soojendada kuni 7000 kelvini (1240 kraadi Fahrenheiti järgi), " räägib O'Rourke. "Sellistel temperatuuridel muutuvad rauaks elemendid, mis tavaliselt ei segune rauaga, näiteks magneesium."
Kuid kuna magneesium lahustub rauas ainult kõrgetel temperatuuridel, kui Maa tuum jahtub, sadestub magneesium või "lumi välja" välimisest tuumast magneesiumirikaste sulamitena. Need sulamid veetakse kuni südamiku vahevöö piirini.
"Kui magneesiumirikka sulami südamikust välja tõmmata, on see, mis maha jääb, tihedam, " ütleb O'Rourke. Taoline kontsentreerimine vabastab gravitatsioonilise energia, mis võiks olla dünamo alternatiivne energiaallikas, selgitab ta.
O'Rourke ja Stevensoni sõnul võis nende magneesiumi sademehhanism toota geodünaamikat miljardeid aastaid, kuni sisemine tuum hakkas jahtuma ja tahkuma, mis praeguste hinnangute kohaselt juhtus umbes miljard aastat tagasi. Sel hetkel oleks need kaks protsessi võinud hakata tööle koos Maa magnetvälja tugevdamisega, ütles O'Rourke.
"Magneesiumi sademed võivad juhtida [raua] konvektsiooni südamiku ülaosast, samas kui kergsete elementide eraldumine sisemisest südamikust [tahkestumisest] võib konvektsiooni juhtida altpoolt, " ütleb ta.
Planeediteadlane Nimmo, kes uuringuga ei tegelenud, väidab, et talle meeldib magneesiumi sadestumise hüpotees, kuna see teeb ainult kaks oletust: et Maa kuumeneb hiiglasliku löögi ajal ja et hiiglasliku löögi ajal puutub kokku löökkatsekeha metalliline tuum. mantelmaterjali silikaadiks.
"Eeldusega on raske vaielda, kuigi pole kindel, kui kuumaks see läheb, " ütleb Nimmo. Ta väidab, et teine eeldus on pisut vähem turvaline, kuid enamik teadlasi on nõus, et kuna kivised kehad põrkasid kokku varase Maaga, lähevad mõned nende löökkatsekehade elemendid, näiteks magneesium, vahevöösse. "Kui olete need kaks eeldust teinud, järgneb kõik muu loomulikult."
Nimmo sõnul on kõik, mida vajame, katsed O'Rourke'i ja Stevensoni ideede testimiseks. "Nende uuring põhineb peamiselt arvutuslikel ennustustel, kuidas magneesium peaks temperatuuri funktsioonina jagunema, " räägib Nimmo.
Mõned teadlased tegelevad nende katsetega juba praegu, nii et võib juhtuda vaid aja küsimus, enne kui teadlased nullivad selle, mis muudab Maa magnetvälja linnukese.
"Meie protsess ei selgita mitte ainult seda, kuidas dünamo minevikus töötas, " ütleb O'Rourke, "vaid ka seda, kuidas see võiks tänapäeval toimida."
