Ядрото на Земята е на „само“ 1 милиард години, с 3,5 милиарда години по-младо от Земята
Твърдото вътрешно ядро на Земята е на "само" 1 милиард години, според проучване, публикувано в списанието Physical Review Letters. Информацията може да изглежда изненадваща, като се има предвид, че възрастта на нашата планета се оценява на 4,5 милиарда години, съобщава Live Science в четвъртък, според Agerpres.
Земята е като торта, съставена от множество застъпващи се слоеве - твърда кора, гореща, вискозна мантия и сърцевина, съставена от течна външна част и твърда вътрешна част. Тази твърда вътрешна сърцевина расте бавно, докато разтопеното желязо от външната страна на сърцевината се охлажда и кристализира. Процесът допринася за силата на въртеливото движение на течното външно ядро, което от своя страна произвежда магнитното поле, което заобикаля Земята и защитава цялата биосфера от вредното въздействие на голямо количество слънчева и космическа радиация.
С други думи, твърдото вътрешно ядро на Земята е изключително важен елемент от цялото, но не се знае много за историята на тази желязна „топка“ с диаметър 2442 километра. Оценките за нейната възраст варират от 500 милиона години до над 4 милиарда години, почти толкова стари, колкото самата Земя.
Този път изследователите натиснаха малко парче желязо между два диаманта и прожектираха лазерни лъчи върху него, за да стигнат до нова оценка, че възрастта на вътрешното ядро на Земята е между 1 милиард и 1,3 милиарда години - период, който съвпада с рязко увеличаване на интензивността на магнитното поле на Земята.
"Земята е уникална в Слънчевата система с това, че има магнитно поле и е жива планета", каза координаторът на изследването Юнг-Фу Лин, геолог от Тексаския университет в Остин. „Нашите резултати могат да се използват, за да се определи защо други планети в Слънчевата система нямат магнитни полета.“.
Магнитното поле на Земята се захранва от „геодинамично“ - динамиката на богатото на желязо външно ядро превръща цялата планета в огромен електромагнит. Геодинамиката е отговорна за съществуването на магнитни полюси и магнитния щит, който ни предпазва от космическа и слънчева радиация. В негово отсъствие тези частици бавно, но сигурно биха унищожили земната атмосфера.
Отчасти движението на вътрешното ядро се задвижва от топлина - или топлина. Тъй като земното ядро постепенно се охлажда, то кристализира отвътре навън. Този процес на кристализация освобождава енергия, която от своя страна допълнително подхранва движението на външната сърцевина в течността (разтопена). Тази енергия, отделена от процеса на кристализация (втвърдяване), е съставният енергиен източник на геодинамиката, според Лин.
В експеримента, който той координира, Лин искаше да използва емпирични доказателства, за да изчисли енергията от всеки от тези източници. Познаването на обема на енергията позволява да се изчисли възрастта на вътрешното ядро.
За да постигнат това, изследователите пресъздадоха условията в ядрото в малък мащаб. Те нагряха малко парче желязо с дебелина 6 микрона (колкото червени кръвни клетки) до температура 2727 градуса по Целзий и симулираха огромното налягане в центъра на Земята, притискайки парчето желязо между два диаманта. След това те измериха проводимостта на парчето желязо при тези условия.
Измерването на проводимостта позволи на изследователите да изчислят скоростта на охлаждане на сърцевината, което допринася за активното поддържане на геодинамиката. Те открили, че геодинамиката черпи около 10 вата енергия от охладеното ядро - малко над една пета от нивото на топлинна енергия, която Земята губи в космоса от повърхността (46 вата).
След като изчислиха количеството загубена енергия, изследователите успяха да изчислят възрастта на вътрешното ядро на планетата. Познаването на скоростта на топлинните загуби позволи на изследователите да изчислят колко време е необходимо за достигане на твърда маса с размерите на твърдо вътрешно ядро от вътрешен "океан" от разтопено желязо.
Резултатът от 1 милиард - 1,3 милиарда години показва, че ядрото на Земята е относително младо. Има и по-ниски оценки, като тази, публикувана през 2016 г. от списание Nature, в което се твърди, че възрастта на вътрешното ядро ще бъде 700 милиона години. Тази оценка за 2016 г. е направена по метод, подобен на този, използван от Jung-Fu Lin, но за получаване на новата оценка са използвани по-мощни инструменти за достигане на нивото на температурата и налягането, генерирани в сърцевината.
В допълнение, анализът на древните магнитни скали разкрива, че е имало усилване на магнитното поле на Земята в период между 1 милиард и 1,5 милиарда години, според проучване, публикувано през 2015 г. също от Nature. Новите резултати съвпадат перфектно с тези доказателства, тъй като тази кристализация на вътрешното ядро осигури "тласък" на магнитното поле, обяснява Лин.
Все още има въпроси за това как топлината се движи около ядрото на Земята. За разлика от парчето желязо, използвано в експеримента, ядрото на Земята не е направено просто от този метал - то съдържа и други по-леки елементи, като въглерод, водород, кислород, силиций и сяра. Но делът на тези по-леки елементи не е известен и поради тази причина е трудно да се спекулира как те променят проводимостта на вътрешното ядро. Това е новата изследователска тема, избрана от Лин и неговия екип.
"Опитваме се да разберем как тези леки елементи променят свойствата на топлопроводимостта на желязото под налягане и температурни условия в центъра на Земята", каза Лин.