Как Земля поддерживает свое магнитное поле?

Жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы существовать без магнитного поля Земли и ее способности отклонять опасные ионизирующие частицы от солнечного ветра и более далеких космических лучей. Он непрерывно генерируется движением жидкого железа во внешнем ядре Земли, явление, называемое геодинамо.
Несмотря на его фундаментальную важность, многие вопросы о происхождении геодинамо и источниках энергии, которые поддерживали его на протяжении тысячелетий, остаются без ответа.
Новая работа международной группы исследователей, в которую входят нынешние и бывшие ученые Карнеги Александр Гончаров, Николас Хольтгрев, Сергей Лобанов и Ирина Чувашова, исследует, как присутствие более легких элементов в преимущественно железном ядре может повлиять на генезис и устойчивость геодинамо.

Их результаты опубликованы Nature Communications.
Наша планета выросла из диска пыли и газа, который окружал наше Солнце в молодости.

В конце концов, самый плотный материал погрузился внутрь формирующейся планеты, создав слои, которые существуют сегодня – ядро, мантию и кору. Хотя ядро ​​преимущественно состоит из железа, сейсмические данные показывают, что некоторые более легкие элементы, такие как кислород, кремний, сера, углерод и водород, были растворены в нем во время процесса дифференциации.
Со временем внутреннее ядро ​​кристаллизовалось и с тех пор постоянно охлаждается.

Само по себе тепло, исходящее из ядра в мантию, могло управлять геодинамо? Или эта тепловая конвекция нуждается в дополнительном усилении за счет плавучести легких элементов, а не только тепла, выходящего из конденсирующегося внутреннего ядра??
Понимание специфики химического состава активной зоны может помочь ответить на этот вопрос.

В мантии преобладают силикаты, а после кислорода и железа кремний является третьим по распространенности элементом на Земле, поэтому это вероятный вариант для одного из основных легких элементов, который может быть сплавлен с железом в ядре. Под руководством Вен-Пина Се из Academia Sinica и Национального Тайваньского университета исследователи использовали лабораторную имитацию глубинных условий Земли, чтобы смоделировать, как присутствие кремния повлияет на передачу тепла от железного ядра планеты в мантию.
«Чем менее теплопроводен материал керна, тем ниже порог, необходимый для генерации геодинамо», – пояснил Гончаров. «При достаточно низком пороге тепловой поток из активной зоны может полностью управляться тепловой конвекцией без необходимости дополнительного движения материала, чтобы заставить его работать."
Команда обнаружила, что при концентрации кремния около 8 мас.% В моделируемом внутреннем ядре геодинамо могло функционировать только за счет теплопередачи на протяжении всей истории планеты.

Заглядывая вперед, они хотят расширить свои усилия, чтобы понять, как присутствие кислорода, серы и углерода в ядре может повлиять на этот процесс конвекции.
Авторы были поддержаны Academia Sinica, Министерством науки и технологий Тайваня, Национальным фондом естественных наук Китая, Фондом развития выдающихся стипендий, Китайской академией наук, Университетом США.S.

Национальный научный фонд, Управление армейских исследований, Обсерватория глубокого углерода и Группа молодых исследователей Гельмгольца.

OKA-MOS.RU