La un moment dat în istoria Pământului de 4,5 miliarde de dolari, miezul său de fier complet lichid s-a răcit suficient pentru a forma o minge solidă în centru. Astăzi, miezul planetei noastre constă dintr-un miez interior din fier solid, înconjurat de un miez exterior din fier topit, dar a determina exact când a avut loc această schimbare este destul de dificil.

pământului

Ipotezele variază de la 4,5 miliarde de ani în urmă - epoca Pământului în sine, la 565 milioane de ani. Acum, un nou studiu reduce în sfârșit acest interval de timp. Conform datelor obținute în experimentele de laborator care creează condiții apropiate de cele din nucleul planetar, vârsta nucleului interior trebuie să fie undeva între 1 miliard și 1,3 miliarde de ani.

La rândul său, acest lucru ne ajută să limităm vârsta geodinomului care alimentează câmpul magnetic din jurul Pământului. Acest câmp magnetic contribuie la condițiile favorabile vieții așa cum o cunoaștem, împiedicând atmosfera planetei să fie suflată de vântul solar.

Prin urmare, nu va fi o surpriză faptul că oamenii de știință au fost foarte interesați de cât timp a existat și de modul în care este menținut.

„Oamenii sunt cu adevărat curioși și entuziasmați de originile geodinamicii și de puterea câmpului magnetic, deoarece ajută la transformarea planetei în locuibilă”, a declarat geologul Jung-Fu Lin de la Universitatea Texas din Austin.

În primul rând, există o convecție termică generată de fluctuațiile de temperatură și aceasta poate apărea într-un miez complet lichid. În al doilea rând, există o convecție compusă, în care elementele mai ușoare eliberate de-a lungul limitei interioare ale miezului se ridică prin miezul exterior lichid, creând mișcare.

În ambele cazuri, acest fluid conductiv creează curenți electrici care încarcă miezul, transformându-l în esență într-un electromagnet uriaș. Și voila! Camp magnetic. În prezent, ambele tipuri de convecție au loc în miezul Pământului, contribuind în mod egal la geodinamică.

Dar înainte ca cristalul solid să se cristalizeze, în nucleul Pământului era posibilă doar convecția termică. A fost capabil să genereze geodinamică, dar să o susțină timp de miliarde de ani, după cum este necesar pentru estimările anterioare ale vârstei miezului interior, fierul trebuie să fi fost extrem de fierbinte, nerealist de fierbinte.

Pentru a menține astfel de temperaturi, conductivitatea termică a fierului trebuie să fie ridicată. Deci, echipa a decis să studieze conductivitatea termică a fierului sub presiune și la temperaturi apropiate de cele din nucleu.

Pentru a face acest lucru, oamenii de știință au luat un eșantion de fier, l-au suflat cu lasere pentru a-l încălzi și l-au așezat într-o nicovală diamantată. A durat mult mai mult timp, a încercat mult în toți cei doi ani. În cele din urmă, totuși, echipa a reușit să măsoare conductivitatea electrică și termică a eșantionului sub 170 gigapascali (170 de milioane de ori nivelul mării) și 3.000 grade Kelvin.

Presiunile din nucleul exterior variază de la 135 la 330 gigapascali de la limita exterioară până la limita cu miezul interior și temperatura de la 4.000 la 5.000 grade Kelvin. Se crede că temperatura din miezul intern ajunge la peste 6000 de grade Kelvin (fierul se întărește la presiunea enormă de acolo).

Când echipa a măsurat conductivitatea eșantionului, a constatat că este cu 30 până la 50 la sută mai mică decât ar fi dacă miezul interior avea 565 milioane de ani. Prin urmare, cercetătorii pot stabili o limită superioară a conductivității termice a fierului lichid în condiții de bază, care la rândul său stabilește o limită superioară a cantității de căldură care poate fi condusă și reținută.

Cu toate acestea, au apreciat în sfârșit vârsta nucleului interior al Pământului.

„Odată ce știi cât de mult din acea căldură s-a scurs din miezul exterior către mantaua inferioară, te poți gândi de fapt când Pământul s-a răcit suficient până la miezul interior pentru a începe cristalizarea”, a spus Lynn.

Interesant este că linia cronologică a echipei coincide exact cu schimbarea câmpului magnetic al Pământului. Aranjarea materialelor magnetice în roci datând de la 1 la 1,5 miliarde de ani în urmă arată că a existat o creștere a puterii câmpului magnetic în această perioadă, așa cum ar fi de așteptat în momentul în care nucleul interior a cristalizat.

Cu toate acestea, o creștere similară a fost observată acum 565 milioane de ani. Dacă nucleul interior a cristalizat mai devreme, înseamnă că tot ce s-a întâmplat cu Pământul acum 565 de milioane de ani este încă un mister.

Studiul este publicat în Physical Review Letters.