Jordens magnetfelt beskytter os mod dødelig kosmisk stråling, og uden det, som du ved, kunne livet ikke eksistere. Bevægelsen af flydende jern i den ydre kerne af planeten, "geodynamo" fænomenet, genererer dette felt. Men hvordan det syntes og blev opretholdt gennem hele Jordens historie, er et mysterium for forskere. Et nyt arbejde udgivet i Nature af en gruppe ledet af Alexander Goncharov fra Carnegie University kaster lys over historien om denne utroligt vigtige geologiske formation.
Vores planet blev dannet af det faste materiale, der omgav solen i sin ungdom, og over tid sank det tætteste materiale, jern, sank dybere og dannede de lag, vi kender i dag: kernen, kappen, skorpen. I øjeblikket er den indre kerne solidt jern sammen med andre materialer, der er blevet strammet under lagdelingsprocessen. Den ydre kerne er en legering af flydende jern, og dens bevægelse genererer et magnetfelt.
En dybere forståelse af, hvordan varme ledes i den faste indre kerne og den flydende ydre kerne, er nødvendig for at samle de processer, der har udviklet vores planet og dens magnetfelt - og vigtigere, energien, der opretholder et konstant magnetfelt. Men disse materialer findes tilsyneladende kun under de mest ekstreme forhold: meget høje temperaturer og meget høje tryk. Det viser sig, at deres opførsel på overfladen vil være helt anderledes.
”Vi besluttede, at det ville være bydende nødvendigt direkte at måle kernematerialernes varmeledningsevne under betingelser, der svarer til kernens,” siger Goncharov. "Fordi vi selvfølgelig ikke kan komme til jordens kerne og tage prøver for os selv."
Forskerne brugte et instrument kaldet en diamantamboltcelle til at simulere forholdene i den planetariske kerne og undersøge, hvordan jern leder varme under disse forhold. Diamantamboltcellen komprimerer små prøver af materiale mellem to diamanter og skaber ekstremt tryk fra jordens dybde i laboratoriet. Laseren opvarmer materialer til nukleare temperaturer.
Ved hjælp af et sådant "nuklearlaboratorium" kunne et forskergruppe studere jernprøver ved temperaturer og tryk, der findes i planeter, der varierer i størrelse fra kviksølv til jorden - tryk fra 345.000 til 1.3 millioner normale atmosfærer og fra 1300 til 2700 grader Celsius - og forstå hvordan de leder varme.
Det blev fundet, at den termiske ledningsevne af sådanne jernprøver svarer til den nederste ende af foreløbige skøn over jordens kernes varmeledningsevne - mellem 18 og 44 watt pr. Meter pr. Grad Kelvin, i de enheder, som forskere bruger til at måle sådanne ting. Dette antyder, at den nødvendige energi til at opretholde en geodynamo altid har været tilgængelig lige fra begyndelsen af Jordens historie.
”For bedre at forstå kernens termiske ledningsevne vil vi i fremtiden undersøge, hvordan ikke-jernholdige materialer, der blev trukket ind i kernen sammen med synkende jern, påvirker termiske processer inde på vores planet,” siger Goncharov.
Salgsfremmende video:
ILYA KHEL