как появилось магнитное поле земли?

Внутреннее ядро планеты когда-то было расплавлено. Оно затвердело около 565 миллионов лет назад. Это было как раз вовремя, чтобы спасти защитное магнитное поле планеты от неминуемого коллапса. ScienceLife.ru рассказывает, как ядро планеты влияет на магнитное поле Земли.

Последние исследования

В феврале 2019 года, было опубликовано исследование в журнале Nature Geoscience.

Земля сформировалась около 4,54 миллиарда лет назад. Новое исследование дает ключ к пониманию того, как — и как быстро — Земля теряет тепло с момента своего образования. И это ключ к изучению того, как сформировался магнитный щит планеты. Он также дает представление о тепловых движениях внутри мантии (между земной корой и ядром), а также о тектонике плит.

Питер Олсон (геофизик) из Университете Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, говорит что «У нас не так много реальных ориентиров для тепловой истории нашей планеты».

Также он отмечает, что «Мы знаем, что внутри земли было жарче, чем сегодня, потому что все планеты теряют тепло. Но мы не знаем, какой была средняя температура миллиарды лет назад по сравнению с сегодняшним днем. Понимание того, когда железо во внутреннем ядре начало кристаллизоваться, может пролить луч света и дать объяснение, насколько жарко было тогда внутри планеты.»

Ядро планеты состоит из железа и никеля и имеет два слоя. Внутреннее ядро твердое. Вокруг него находится расплавленное внешнее ядро. Когда сформировалось это твердое внутреннее ядро, долгое время оставалось загадкой. Люди предположили, что это могло быть от 500 миллионов лет назад до более чем 2,5 миллиарда лет назад, говорит один из авторов исследования Джон Тардуно (геофизик в Университете Рочестера в Нью-Йорке).

Два слоя ядра взаимодействуют и создают магнитное поле, которое окружает планету. Это очень хорошо, так как оно защищает Землю от солнечных ветров (поток заряженных частиц от солнца).

По мере того как внутреннее ядро охлаждалось и кристаллизовалось, химический состав окружающей его жидкости менялся. Более плавучая жидкость поднялась бы, как шлейф, а охлаждающие кристаллы утонули бы. Благодаря созданной плотности появилось магнитное поле с двумя противоположными полюсами, северным и южным.


Иллюстрация того, как ядро Земли питает свое магнитное поле
Тепловая конвекция внутри горячего расплавленного ядра Земли (оранжевого цвета) питала магнитное поле планеты миллиарды лет. Новые данные свидетельствуют о том, что примерно 565 миллионов лет назад это поле было слабым и более нестабильным (слева). Позже внутреннее ядро начало затвердевать (красное справа). Это усилило поле, придав ему относительно последовательные Северный и южный магнитные полюса (справа).
Роберто Молар Канданоса и Питер Дрисколл/Nature Geoscience 2019

Древний магнетизм

Ученые обнаружили следы магнетизма в древних породах. Эти породы предполагают, что магнитное поле Земли существовало еще 4,2 миллиарда лет назад. Это более раннее поле, вероятно, создавалось теплом внутри планеты. Это тепло должно было вызвать циркуляцию внутри расплавленного ядра.

Но компьютерные модели предполагают, что тепловая циркуляция не была бы достаточно сильной, для поддержания магнитного поля. Вместо этого поле начало бы исчезать. И старые породы свидетельствуют об этом в ослаблении интенсивности магнитного поля на протяжении миллионов лет.

В конце концов, внутреннее ядро Земли начало кристаллизоваться, благодаря этому появилось сильное магнитное поле.