Nepriklausomai nuo to, ar planeta turi magnetinį lauką, reikia nueiti ilgą kelią nustatant, ar ji tinkama gyventi, ar ne. Žemė turi stiprią magnetosferą, saugančią gyvybę nuo kenksmingos radiacijos ir neleidžiančią saulės vėjui atitraukti savo atmosferos, planetos, kaip Marsas, nebėra. Taigi iš pasaulio, kurio atmosfera yra tirštesnė ir skysto vandens jo paviršiuje, pasaulis nuėjo į šaltą, nusausintą vietą, kokia ji yra šiandien.
Dėl šios priežasties mokslininkai ilgą laiką bandė suprasti, kokia galia Žemės magnetiniam laukui. Iki šiol buvo sutariama, kad tai buvo dinaminis efektas, kurį sukūrė skystas Žemės šerdis, besisukantis priešinga Žemės sukimosi kryptimi. Tačiau nauji Tokijo technologijos instituto tyrimai rodo, kad tai iš tikrųjų gali būti dėl to, kad Žemės branduolyje yra kristalizacijos.
Tyrimą atliko „Tokyo Tech“ Žemės gyvybės mokslo instituto (ELSI) mokslininkai. Pasak jų tyrimo, pavadinto „Silicio dioksido kristalizavimas ir žemės branduolio kompozicinė evoliucija“, kuris neseniai pasirodė Gamta - energija, kuri varo Žemės magnetinį lauką, gali būti labiau susijusi su Žemės branduolio chemine sudėtimi.
Mokslininkų komandai ypač didelį nerimą kėlė tai, kiek Žemės branduolys atvėsta per geologinį laiką - apie kurį kurį laiką buvo diskutuojama. Kei Hirose - Žemės gyvybės mokslo instituto direktoriui ir pagrindiniam autoriui ant popieriaus - tai buvo viso gyvenimo siekis. 2013 m. Tyrime jis pasidalino tyrimų išvadomis, kurios parodė, kaip Žemės branduolys galėjo atvėsti daug labiau, nei manyta anksčiau.
Jis ir jo komanda padarė išvadą, kad nuo Žemės formavimosi (prieš 4,5 milijardo metų) šerdis galėjo atvėsti net 1000 ° C (1,832 ° F). Šie atradimai Žemės mokslų bendruomenę nustebino - tai lėmė tai, ką vienas mokslininkas pavadino „naujuoju pagrindiniu šilumos paradoksu“. Trumpai tariant, toks šerdies aušinimo greitis reikštų, kad norint palaikyti Žemės geomagnetinį lauką, reikės kažkokio kito energijos šaltinio.
Be to, ir, susiję su šerdies aušinimu, buvo keletas neišspręstų klausimų apie šerdies cheminę sudėtį. Kaip sakė „Tokyo Tech“ pranešime spaudai dr. Kei Hirose:
„Šerdyje daugiausia yra geležies ir šiek tiek nikelio, tačiau joje taip pat yra apie 10% lengvųjų lydinių, tokių kaip silicis, deguonis, siera, anglis, vandenilis ir kiti junginiai. Mes manome, kad tuo pačiu metu yra daug lydinių, tačiau nežinome kiekvieno kandidato elemento proporcijos. “
Siekdamas išspręsti šią problemą, Hirose'as ir jo kolegos iš ELSI atliko eksperimentų ciklą, kurio metu įvairūs lydiniai buvo veikiami šilumos ir slėgio sąlygų, panašių į Žemės vidų. Tai susideda iš deimantinio priešpilnio panaudojimo, norint išspausti dulkių dydžio lydinio pavyzdžius, kad būtų galima modeliuoti aukšto slėgio sąlygas, ir tada kaitinti juos lazerio spinduliu, kol jie pasiekia kraštutinę temperatūrą.
Anksčiau tyrinėdami geležies lydinius šerdyje daugiausia dėmesio buvo skiriama geležies ir silicio lydiniams arba geležies oksidui esant aukštam slėgiui. Tačiau Hirose ir jo kolegos, norėdami eksperimentuoti, nusprendė sutelkti dėmesį į silicio ir deguonies, kurie, kaip manoma, egzistuoja išoriniame šerdyje, derinį ir ištirti rezultatus elektroniniu mikroskopu.
Tyrėjai nustatė, kad esant dideliam slėgiui ir karščiui, silicio ir deguonies mėginiai buvo sujungti į silicio dioksido kristalų susidarymą, kurie savo sudėtimi buvo panašūs į mineralinį kvarcą, randamą Žemės plutoje. Ergo, tyrimas parodė, kad silicio dioksido kristalizavimas išoriniame šerdyje būtų suteikęs pakankamą plūdrumą, kad būtų užtikrinta šerdies konvekcija, ir dinamo efektą jau nuo Hadeono eono.
John Hernlund, taip pat ELSI narys ir tyrimo bendraautorius, paaiškino:
„Šis rezultatas pasirodė svarbus norint suprasti branduolio energetiką ir evoliuciją. Mes buvome sujaudinti, nes mūsų skaičiavimai parodė, kad silicio dioksido kristalų kristalizavimas iš šerdies gali suteikti didžiulį naują energijos šaltinį Žemės magnetiniam laukui maitinti. “
Šis tyrimas ne tik pateikia įrodymų, padedančių išspręsti vadinamąjį „naują pagrindinį šilumos paradoksą“, bet ir gali padėti geriau suprasti mūsų požiūrį į tai, kokios buvo sąlygos formuojant Žemę ir ankstyvąją Saulės sistemą. Iš esmės, jei laikui bėgant silicis ir deguonis sudaro silicio dioksido kristalą išorinėje šerdyje, anksčiau ar vėliau procesas bus sustabdytas, kai šerdis pasibaigs šiais elementais.
Kai tai įvyks, galime tikėtis, kad nukentės Žemės magnetinis laukas, kuris turės drastiškų padarinių gyvybei Žemėje. Tai taip pat padeda suvaržyti silicio ir deguonies koncentracijas, kurios buvo šerdyje, kai Žemė susiformavo pirmą kartą, ir tai galėtų nuveikti ilgą kelią informuojant mūsų teorijas apie Saulės sistemos formavimąsi.
Be to, šis tyrimas gali padėti geofizikams nustatyti, kaip ir kada kitos planetos (pvz., Marsas, Venera ir Merkurijus) vis dar turėjo magnetinius laukus (ir gali sukelti minčių, kaip jas vėl būtų galima įjungti). Tai netgi galėtų padėti egzoplanetų medžioklės mokslo komandoms nustatyti, kurios egzoplanetos turi magnetosferas, o tai leistų mums išsiaiškinti, kokie ne saulės spinduliuotės pasauliai galėtų būti gyvenamieji.
