Žemės magnetinis laukas apsaugo mus nuo mirtinos kosminės spinduliuotės, be jos, kaip žinote, gyvybė negalėjo egzistuoti. Skystos geležies judėjimas išorinėje planetos šerdyje, „geodinamų“reiškinys, sukuria šį lauką. Tačiau kaip tai atsirado ir kaip buvo palaikoma per visą Žemės istoriją, mokslininkams yra paslaptis. Naujasis darbas, kurį „Nature“paskelbė Aleksandro Goncharovo iš Karnegio universiteto vadovaujama grupė, nušviečia šio nepaprastai svarbaus geologinio darinio istoriją.
Mūsų planeta buvo suformuota iš kietos medžiagos, kuri jaunystėje apsupo Saulę, ir laikui bėgant tankiausia medžiaga, geležis, nuskendo, nugrimzdo giliau, formuodama tuos sluoksnius, apie kuriuos šiandien žinome: šerdį, mantiją, plutą. Šiuo metu vidinė šerdis yra kieta geležis kartu su kitomis medžiagomis, kurios buvo priveržtos sluoksniavimo proceso metu. Išorinė šerdis yra skystos geležies lydinys, o jos judėjimas sukuria magnetinį lauką.
Norint suskaidyti procesus, kurie evoliucionavo mūsų planetą ir jos magnetinį lauką - ir dar svarbiau - energiją, palaikančią pastovų magnetinį lauką, reikia giliau suprasti, kaip kietajame vidiniame ir skystame išoriniame šerdyje vyksta šiluma. Tačiau šios medžiagos, matyt, egzistuoja tik ekstremaliausiomis sąlygomis: labai aukšta temperatūra ir labai aukštu slėgiu. Pasirodo, kad paviršiuje jų elgesys bus visiškai kitoks.
"Mes nusprendėme, kad būtina tiesiogiai matuoti šerdies medžiagų šilumos laidumą tokiomis sąlygomis, kurios atitinka šerdies sąlygas", - sako Goncharovas. - Nes, žinoma, mes negalime patekti į Žemės šerdį ir paimti mėginių sau.
Mokslininkai naudojo instrumentą, vadinamą deimantinio priekalo ląstele, kad imituotų planetos šerdies sąlygas ir ištirtų, kaip šiomis sąlygomis geležis praleidžia šilumą. Deimanto priekalo ląstelė suspaudžia mažus medžiagos pavyzdžius tarp dviejų deimantų, todėl laboratorijoje iš Žemės gelmių susidaro ypatingas slėgis. Lazeris medžiagas kaitina iki branduolio temperatūros.
Naudodamasi tokia „branduoline laboratorija“, mokslininkų komanda sugebėjo ištirti geležies mėginius esant temperatūrai ir slėgiui, kurį galima rasti planetose, kurių dydis svyruoja nuo Merkurijaus iki Žemės - slėgis nuo 345 000 iki 1,3 milijono normalios atmosferos ir nuo 1300 iki 2700 laipsnių Celsijaus, ir suprasti, kaip jie praleidžia šilumą.
Buvo nustatyta, kad tokių geležies pavyzdžių šilumos laidumas atitinka apatinį preliminarų Žemės šerdies šilumos laidumo įvertinimo galą - nuo 18 iki 44 vatų metrui vienam Kelvino laipsniui, vienetais, kuriuos mokslininkai naudoja tokiems dalykams matuoti. Tai rodo, kad geodinamui išlaikyti reikalinga energija visada buvo prieinama nuo pat Žemės istorijos pradžios.
"Norėdami geriau suprasti šerdies šilumos laidumą, ateityje ištirsime, kaip spalvotosios medžiagos, kurios buvo patrauktos į šerdį kartu su skęstančia geležimi, veikia šiluminius procesus mūsų planetoje", - sako Goncharovas.
Reklaminis vaizdo įrašas:
ILYA KHEL