Zda má planeta magnetické pole nebo ne, jde dlouhá cesta k určení, zda je nebo není obyvatelná. Zatímco Země má silnou magnetosféru, která chrání život před škodlivým zářením a brání slunečnímu slunečnímu záření, aby se zbavil své atmosféry, planeta jako Mars už ne. Proto přešel z světa se silnější atmosférou a tekutou vodou na svém povrchu do chladného a vysušeného místa, jaké je dnes.
Z tohoto důvodu se vědci dlouho snažili pochopit, jaké síly magnetické pole Země. Až dosud se shodovalo, že se jednalo o dynamický efekt vytvořený zemským tekutým vnějším jádrem, které se točilo v opačném směru než rotace Země. Nový výzkum Tokijského technologického institutu však naznačuje, že to ve skutečnosti může být způsobeno přítomností krystalizace v jádru Země.
Výzkum byl proveden vědci z Institutu Earth-Life Science (ELSI) v Tokiu Tech. Podle jejich studie s názvem „Krystalizace oxidu křemičitého a kompoziční evoluce jádra Země“, která se objevila nedávno v Příroda - energie, která řídí magnetické pole Země, může mít více společného s chemickým složením zemského jádra.
Výzkumný tým se obzvláště znepokojil mírou, kterou jádro Země v průběhu geologického času ochlazuje - o které se již nějakou dobu diskutuje. A pro Dr. Kei Hirose - ředitele Ústavu vědy o Zemi a vedoucího autora na papíře - to bylo celoživotní pronásledování. Ve studii z roku 2013 sdílel výsledky výzkumu, které naznačovaly, jak se jádro Země mohlo ochladit mnohem významněji, než se dříve myslelo.
On a jeho tým dospěli k závěru, že od vzniku Země (před 4,5 miliardami let) se jádro mohlo ochladit až o 1 000 ° C (1 832 ° F). Tato zjištění byla pro komunitu věd o Zemi poněkud překvapivá - vedla k tomu, co jeden vědec označil jako „nový jaderný paradox“. Stručně řečeno, tato míra chlazení jádra by znamenala, že k udržení zemského geomagnetického pole by bylo zapotřebí nějakého jiného zdroje energie.
Kromě toho a v souvislosti s otázkou chlazení jádra byly některé nevyřešené otázky o chemickém složení jádra. Jak řekl Dr. Kei Hirose v tiskové zprávě Tokyo Tech:
„Jádro je většinou železo a některé nikl, ale také obsahuje asi 10% lehkých slitin, jako je křemík, kyslík, síra, uhlík, vodík a další sloučeniny. Myslíme si, že je současně přítomno mnoho slitin, ale neznáme podíl každého kandidátního prvku. “
Aby to vyřešil, provedl Hirose a jeho kolegové v ELSI řadu experimentů, při nichž byly různé slitiny vystaveny podmínkám tepla a tlaku podobným podmínkám v zemském interiéru. To spočívalo v použití diamantové kovadliny k vytlačení vzorků slitiny prachu, které simulovaly podmínky vysokého tlaku, a poté je zahřívaly laserovým paprskem, dokud nedosáhly extrémních teplot.
V minulosti se výzkum slitin železa v jádře soustředil především na slitiny železo-křemík nebo oxid železa na vysoké tlaky. Kvůli experimentům se však Hirose a jeho kolegové rozhodli soustředit na kombinaci křemíku a kyslíku - o nichž se předpokládá, že existují ve vnějším jádru - a zkoumat výsledky elektronovým mikroskopem.
Vědci zjistili, že v podmínkách extrémního tlaku a tepla se vzorky křemíku a kyslíku spojily a vytvořily krystaly oxidu křemičitého - které se svým složením podobaly minerálnímu křemenu nalezenému v zemské kůře. Ergo, studie ukázala, že krystalizace oxidu křemičitého ve vnějším jádru by uvolnila dostatek vztlaku k napájení konvekce jádra a dynamický efekt již od počátků hadejského eonu.
Jak John Hernlund, také člen ELSI a spoluautor studie, vysvětlil:
„Tento výsledek se ukázal jako důležitý pro pochopení energetiky a vývoje jádra. Byli jsme nadšení, protože naše výpočty ukázaly, že krystalizace krystalů oxidu křemičitého z jádra by mohla poskytnout obrovský nový zdroj energie pro napájení zemského magnetického pole. “
Tato studie poskytuje nejen důkazy, které mají pomoci vyřešit tzv. „Nový jaderný tepelný paradox“, ale také může přispět k lepšímu pochopení toho, jaké podmínky byly během formování Země a počáteční sluneční soustavy. V zásadě, pokud křemík a kyslík tvoří krystal oxidu křemičitého ve vnějším jádru v průběhu času, pak dříve nebo později se proces zastaví, jakmile jádro vyjde z těchto prvků.
Až k tomu dojde, můžeme očekávat, že magnetické pole Země utrpí, což bude mít drastické důsledky pro život na Zemi. Pomáhá také omezovat koncentrace křemíku a kyslíku, které byly přítomny v jádru, když se Země poprvé vytvořila, což by mohlo vést dlouhou cestu k informování našich teorií o tvorbě sluneční soustavy.
Navíc tento výzkum může geofyzikům pomoci určit, jak a kdy ještě další planety (jako Mars, Venuše a Merkur) měly magnetická pole (a možná vedly k představám o tom, jak by mohly být znovu zapnuty). Mohlo by to dokonce pomoci vědeckým týmům lovícím exoplanety určit, které exoplanety mají magnetosféry, což by nám umožnilo zjistit, které extra solární světy by mohly být obyvatelné.
