|
Раннее ядро Земли создавало защитное магнитное поле
|
|
|
|
Земле повезло, что у нее есть магнитное поле: оно защищает планету и жизнь на ней от вредного космического излучения. Другие планеты нашей Солнечной системы, такие как Марс, постоянно подвергаются бомбардировке заряженными частицами, которые затрудняют жизнь.
|
|
|
|
Ученые объясняют возникновение магнитного поля механизмом, известным как теория динамо. Согласно этой теории, продолжающееся медленное охлаждение жидкой сердцевины из железа и никеля приводит к круговым потокам жидкого материала во внешней сердцевине, известным как конвекционные потоки.
|
|
|
|
В то же время вращение Земли отклоняет эти потоки, заставляя их течь по винтовой схеме. Эти конвекционные потоки генерируют электрические токи, которые, в свою очередь, создают магнитные поля и, следовательно, большую часть магнитного поля Земли.
|
|
|
|
Однако у этой теории есть изъян: ядро Земли было полностью жидким до того, как внутреннее ядро Земли кристаллизовалось — около 1 миллиарда лет назад. Вопрос в том, могло ли магнитное поле возникнуть до этого времени.
|
|
|
|
Команда из трех геофизиков из ETH Zurich и SUSTech, Китай, нашла ответ на этот вопрос в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature.
|
|
|
|
|
|
|
Новая модель дает ответ
|
|
|
|
Поскольку недра Земли и происходящие в них процессы невозможно наблюдать непосредственно, ученые-геологи изучают их с помощью компьютерных моделей.
|
|
|
|
Исследователи разработали компьютерную модель Земли, с помощью которой можно было бы определить, может ли полностью жидкое ядро также генерировать стабильное магнитное поле. Их расчеты были частично выполнены на высокопроизводительном компьютере Piz Daint в CSCS в Лугано.
|
|
|
|
В ходе моделирования исследователи продемонстрировали правильный физический режим, при котором вязкость земной коры не влияет на эффект динамо. Это означает, что магнитное поле Земли генерировалось в ранней истории Земли таким же образом, как и сегодня.
|
|
|
|
Исследовательская группа стала первой, кому удалось свести влияние вязкости земной коры в модели к незначительному значению. "До сих пор никому не удавалось выполнить подобные расчеты в таких корректных физических условиях", - говорит ведущий автор исследования Юфэн Лин.
|
|
Понимание истории магнитного поля Земли
|
|
|
|
"Это открытие помогает нам лучше понять историю магнитного поля Земли и полезно для интерпретации данных из геологического прошлого", - говорит соавтор исследования Энди Джексон, профессор геофизики в ETH Zurich.
|
|
|
|
Это также представляет возникновение жизни в ином свете. Миллиарды лет назад жизнь, по-видимому, извлекла выгоду из магнитного экрана, который блокировал вредное излучение из космоса, что, в первую очередь, сделало возможным ее развитие.
|
|
|
|
Исследователи также могут использовать новые данные для изучения магнитных полей других небесных тел, таких как Солнце или планеты Юпитер и Сатурн.
|
|
Незаменимы для современных цивилизаций
|
|
|
|
Однако магнитное поле Земли не только защищает жизнь; оно играет решающую роль в обеспечении спутниковой связи и многих других аспектов современной цивилизации. "Поэтому важно понимать, как генерируется магнитное поле, как оно меняется со временем и какие механизмы его поддерживают", - говорит Джексон. "Если мы поймем, как генерируется магнитное поле, мы сможем предсказать его дальнейшее развитие".
|
|
|
|
За всю историю Земли магнитное поле меняло свою полярность тысячи раз. В последние десятилетия исследователи также наблюдали быстрое смещение северного магнитного полюса в сторону географического. Для нашей цивилизации важно понять, как меняется магнетизм на Земле.
|
|
|
|
Источник
|
