Geológia

Vnútorné jadro Zeme je iba miliarda rokov ... oveľa mladšie, ako si väčšina z nás myslela

2024

Miliarda rokov nie je nevyspytateľný časový úsek, ktorý by sme my ľudia - ktorí sme v skutočnosti naokolo mrkli príslovečnými očami - v kozmickom zmysle. Nie je to ani veľa pre našu planétu.

Predpokladá sa, že Zem je stará asi 4,6 miliardy rokov. Až doteraz sa odhadovalo, že jeho jadro je bližšie k tomuto veku, ale obnovenie podmienok vnútorného jadra v laboratóriu to všetko zmenilo. Vnútorné jadro je vyrobené z pevného železa obklopeného vonkajším jadrom z tekutého železa. Experiment medzinárodného tímu vedcov, ktorý vyráža dych odhalilo oveľa mladší vek pre vnútorné jadro Zeme než sa mnohokrát predpokladalo (aj keď je to pre dinosaurov stále dosť staré) Cesta do stredu Zeme aby boli historicky presné).

film legendy o skrytom chráme

Experiment zistil, aký musí byť vek vnútorného jadra meraním jeho tepelnej vodivosti alebo schopnosti prenášať teplo vedením.

Tepelná vodivosť jadra určuje rýchlosť chladenia jadra a rýchlosť rastu vnútorného jadra. Preto nám môže povedať vek vnútorného jadra a zdroje energie a mechanizmus na napájanie geodynamo , fyzik Youjun Zhang, ktorý je spoluautorom štúdie nedávno publikovanej v roku Listy o fyzickej kontrole , povedal SYFY WIRE.

Kolízie a následný prenos tepla medzi atómami alebo molekulami, ktoré sú už blízko seba, určujú, do akej miery jadro vedie teplo , a čo poháňa geodynamo, alebo akú silu udržuje naše magnetické pole silné . Táto sila je tekuté železo vo vonkajšom jadre. Tiež sa predpokladá, že obsahuje ľahšie prvky ako uhlík, vodík, kyslík, kremík a síru. Zistenie sily magnetického poľa a toho, ako geodynamo vzniklo, nám môže tiež povedať o obývateľnosti našej planéty, pretože magnetické pole chráni pred škodlivými kozmickými lúčmi a bráni Zemi, aby sa zmenila na radiačne trieštenú púšť ako Mars.

Ale počkaj. Geografický paradox, ktorý spochybňoval životaschopnosť prebiehajúceho tepelného prúdenia v závislosti od úrovne tepelnej vodivosti jadra, stál v ceste. Neexistuje spôsob, akým by bolo možné geodynamo napájať v ranom štádiu vývoja Zeme, ak by bola jeho tepelná vodivosť príliš vysoká, pretože mladé a horúce vonkajšie jadro by sa vytvorilo neskôr bez dostatočného času na ochladenie. Odhadovaný vek jadra by sa zvýšil v závislosti od toho, ako nízka bola zistená tepelná vodivosť geodyna. Čím skôr bolo geodynamo poháňané, tým viac času musel chladiť, čím sa do jadra pridali roky (v tomto prípade skôr ako veky).

Poďakovanie: NASA

Zhang a jeho tím potrebovali zistiť, či to môžu vyriešiť, ak sa chystajú odhaliť vek vnútorného jadra, ktoré má väčší tlak ako milión atmosfér a teploty, ktoré by mohli byť teplejšie ako povrch Slnka. To je, keď priniesli nejaký hardcore roztavený kov.

Experimentom a teóriou sme určili elektrickú a tepelnú vodivosť stláčania laserom vyhrievaného železa ako hlavnej zložky jadra v simulovaných podmienkach jadra Zeme. Tepelná vodivosť sa ukázala byť o 30-50% nižšia, ako zistila predchádzajúca štúdia, a podporuje geodynamiu poháňanú tepelnou konvekciou v počiatočnom štádiu a tepelnou aj kompozičná konvekcia v súčasnosti.

Tepelná vodivosť geodyna mohla byť tiež ovplyvnená prítomnosťou ľahších prvkov, ktoré sa rozpustili v roztavenom železe pri jeho prvom vytvorení, najmä kremíka. To môže znamenať, že tieto prvky spôsobujú, že sú tepelne menej vodivé. Nižšiu vodivosť ľahších prvkov je možné zamieňať s časom chladenia a tiež vysvetliť dôvod, prečo bolo toľko odhadov veku jadra Zeme na vyššej strane, aj keď jeden nedávny odhad pred Zhangovým experimentom bol iba 565 miliónov rokov, ťažko uveriť. planéta stará miliardy rokov. Tepelná konvekcia a kompozičná konvekcia udržujú geodynamiu aktívnu, aby mohla naďalej brániť Zemi v prechode na Marťan.

Na aktívne dynamo existujú tri hlavné požiadavky, vysvetlil Zhang. Ide o elektricky vodivé vonkajšie jadro tekutiny, kinetickú energiu rotáciu Zeme a vnútorný zdroj energie na udržanie konvekčného pohybu tekutiny. Vnútorný zdroj energie obsahuje tepelnú a kompozičnú energiu, ktorá poháňa konvekciu. Aký typ prúdenia je platný, závisí od tepelnej vodivosti jadra.

Magnetické pole Zeme je myslelo sa, že bodlo asi pred miliardou rokov, čo bolo podporené tým, ako sú magnetické materiály usporiadané v skalách približne v tomto veku. K tomuto nárastu došlo pravdepodobne kvôli drastickému zvýšeniu magnetizmu Zeme, keď sa vytvorilo vnútorné jadro. Zloženie týchto hornín je ďalším dôkazom aktualizovaného veku jadra.

Počiatočné geodynamo bolo poháňané predovšetkým tepelnou konvekciou pred tvorbou vnútorného jadra, zatiaľ čo pri raste vnútorného jadra je poháňané tepelnou aj kompozičnou konvekciou, povedal Zhang.

Tí z nás, ktorí chcú byť nesmrteľní, si môžu len predstaviť, aké by to bolo na miliardu rokov cítiť sa takmer ako nič.