24.08.2020

Геологи уточнили возраст внутреннего ядра Земли

Чтобы определить, как давно образовалась твёрдая масса в центре Земли исследователи из Техасского университета воссоздали условия, которые, как считается, существуют в самом центре нашей планеты. Земное ядро сформировалось около 1,3 миллиарда лет назад, то есть когда планете было уже 3,2 миллиарда лет - показали результаты. Кроме того, исследователи утверждают, что развитие твердого внутреннего ядра совпало с усилением магнитного поля Земли.

Уже было известно, что ядро моложе окружающей его планеты, поскольку внутреннее твердое ядро формировалось медленно, когда Земля начала охлаждаться после своего первоначального образования. Ведущие теории предполагают, что внутреннее ядро начало объединяться из жидкого металла в сердце Земли между 4,5 и 565 миллионами лет назад. Авторы исследования из Техаса говорят, что реальная цифра находится где-то посередине - 1,3 миллиарда лет - и совпала с усилением магнитных полей Земли.

По словам исследователей, открытие того, что твердая часть ядра Земли сформировалась, когда Земле было уже более трех миллиардов лет, представляет собой "парадокс". Ядро Земли состоит в основном из железа и именно эффективность железа в передаче тепла является главным ключом к определению целого ряда других атрибутов ядра. По мере развития науки и техники оценки возраста активной зоны и теплопроводности изменились с очень старых и относительно низких до очень молодых и относительно высоких. Меньшие оценки также создали парадокс, когда ядро должно было достичь нереально высоких температур, чтобы поддерживать геодинамо в течение миллиардов лет до образования внутреннего ядра. Геодинамо планеты - это механизм, поддерживающий магнитное поле Земли, которое заставляет компасы указывать на север и помогает защитить жизнь от космических лучей.

Новое исследование разрушает этот парадокс, поскольку находит вариант, который поддерживает температуру активной зоны в пределах реалистичных параметров. Поиск этого решения зависел от прямого измерения проводимости железа в условиях, подобных ядру, где давление превышает 1 миллион атмосфер, а температура аналогична тем, что можно наблюдать на поверхности Солнца.

Ученые воссоздали условия, найденные в керне, сжимая нагретые лазером образцы железа между двумя алмазными наковальнями, причем на получение подходящих результатов ушло два года. После успешных испытаний они обнаружили, что проводимость оказалась вдвое меньше, чем проводимость молодого ядра, сделанная другими исследователями. Это говорит о том, что геодинамо поддерживалось двумя различными источниками и механизмами энергии: сначала только тепловой конвекцией, а потом еще и композиционной конвекцией. И уже после этого каждый из этих механизмов стал играть одинаково важную роль.

Эта улучшенная информация о проводимости и теплопередаче с течением времени была использована исследователями для более точной оценки возраста внутреннего ядра. Авторы работы объяснили, что этот пересмотренный возраст внутреннего ядра может коррелировать с резким скачком силы магнитного поля Земли. Они сказали, что расположение магнитных материалов в породах, образовавшихся примерно в это же время, похоже, показывает всплеск напряженности поля. В целом полученные данные можно считать доказательством того, что формирование внутреннего ядра было важной частью создания современных сильных магнитных полей.

Николаева Мария

Источники:

1. Planet-today