Jordens indre kerne roterer med sin egen hastighed, er meget varm og har højst sandsynligt været med til at bevare liv og
Hvordan kunne Jorden genoprette sit magnetfelt så hurtigt?
Forskere begynder i stigende grad at tro på detdette skyldtes fremkomsten af Jordens indre kerne. Det er en kugle af massivt jern, der sidder inde i en smeltet ydre kerne. Sidstnævnte består af sydende metal, der genererer planetens magnetfelt.
Forskere foreslår, at den indre kernedukkede op cirka 4 milliarder år efter selve planetens fødsel. Den voksede langsomt, et par millimeter om året. Dette, mener forskerne, førte til aktivitet i den ydre kerne og fremkaldte en stigning i magnetfeltets kraft.
"Den indre kerne har genoprettet magnetfeltetJorden: og det skete på det mest egnede tidspunkt i evolutionen, siger John Tarduno, en geofysiker ved University of Rochester. "Hvad ville der være sket, hvis det ikke var dannet?"
Forskere spekulerer stadig på, hvordan og hvorfor den internekernen dukkede op i denne periode. "Den indre kerne er en planet i en planet," sagde Hrvoe Tkalcic, en seismolog ved Australian National University (ANU). "Den har sin egen topografi, sin egen rotationshastighed og struktur. Det er under vores fødder, men der er stadig meget, vi ikke forstår om, hvordan det fungerer.«
Hvordan studeres vores indre "planet"?
For at studere den indre kerne bruger forskere sjældne seismiske bølger fra jordskælv eller atomforsøg, der trænger ind eller reflekterer fra den indre kerne.
Så seismologer opdagede, at den indre kerneroterer uafhængigt af resten af planeten. Ved hjælp af computermodeller forudsagde de dens struktur, såvel som den usædvanlige opførsel af jernlegeringer under højt tryk.
I lang tid havde menneskeheden været ufuldstændigideer om Jordens indre struktur. Det var først i begyndelsen af 1930'erne, at Inge Lehmann, en dansk seismolog, bemærkede en ny variation af P-bølger eller trykbølger. De påpegede, at Jordens kerne ikke er fuldstændig flydende. I 1936 havde Lehmann konkluderet, at Jorden havde en solid indre kerne. Yderligere bemærkede forskerne, at hvert år bliver P-bølgerne, der passerer gennem den indre kerne, en smule accelereret. Dette kan kun forklares på én måde - den indre kerne roterer hurtigere end resten af planeten, omkring 1 ° om året. Hvert 400. år, foreslog de i et Nature-papir fra 1996, at den indre kerne lavede en ekstra revolution inde i Jorden.
Denne opdagelse chokerede mange geofysikere, somden indre kerne blev antaget at rotere med samme hastighed som kappen. Hvis du studerer dens rotation, vil det hjælpe med at forstå, hvordan den indre kerne forbindes med den ydre og påvirker magnetfeltet. Det vil også forklare, hvorfor Jordens magnetiske poler vandrer og vender om fra tid til anden.
Så den indre kerne bevæger sig hurtigere end Jorden, ikke?
Ikke rigtig.Forsker Yi Yang kompilerede senere verdens mest omfattende jordskælvsdatabase. Efter at have analyseret dem opdagede Yang, at den indre kerne roterer med samme hastighed som kappen. Så kom en endnu mere usædvanlig kendsgerning: ifølge en undersøgelse fra 2021 snurrede den indre kerne langsommere end resten af planeten med omkring 0,05° om året.
Det er forskere begyndt at spekulere iden indre kerne har sin egen rytme. I årtier har radioastronomer sporet små ændringer i Jordens rotation. De blev observeret i henhold til rumreferencesystemet: de sporede ændringer i positionen af fjerne rumobjekter. De fleste af udsvingene i løbet af året skyldes orkaner og jordskælv, men der er et lille regulært 6-års udsving, som ikke let kan forklares.
"Vi ved endnu ikke, hvorfor dette sker, men alle satser på kernen," Benjamin Chao, en landinspektør hos Academia Sinica.
Hvad er den indre kerne lavet af?
Den indre kerne er det mest metalliske stedpå jorden. Den indeholder endnu flere metaller end den ydre. Begge er lavet primært af jern med et strejf af nikkel. Det menes også, at jern indeholder spor af lettere grundstoffer som ilt, kulstof og silicium.
Når jern krystalliserer på en vækstoverfladen af den indre kerne, udstøder den nogle af disse elementer fra sig selv. Resultatet er næsten rent jern. Det er som is, der dannes i en spand saltvand: det fortrænger saltet og bliver for det meste til ferskvand. Elementer, der udstødes fra kernen, er lettere end jern: de stiger og skynder sig fremad: denne proces forårsager op til 80 % af konvektion, som genererer Jordens magnetfelt.
Konvektion er en type varmeoverførsel og varmeoverførsel, hvor intern energi overføres af stråler og strømme af selve stoffet.
Hvad ved vi stadig ikke om den indre kerne?
Hvad sker der med det resterende jern - om dette emneder er løbende debat. Jernatomer på Jordens overflade - som dem i en støbejernsgryde - har en kubisk struktur. Men hvis små prøver af jern presses mellem to diamanter og skaber et tryk svarende til det i den indre kerne, omarrangerer atomerne sig i sekskanter.
Vanskeligheden er, at ingen har endnuved, hvad der sker med jern, når det samtidig komprimeres og opvarmes til tusindvis af grader, siger Lidunka Vochadlo, en beregningsmæssig mineralfysiker ved University College London.
Disse forhold er svære at genskabe i laboratoriet,fordi kulstoffet i diamanter ofte forurener jern, når det opvarmes, bemærkede Vochadlo. Hans hold kørte computersimuleringer og fandt ud af, at formen af en sekskant eller sekskant er den mest stabile struktur i forhold til den indre kerne. Modellerne viser også, at rent jern bliver blødt, når det er på 98 % af smeltepunktet.
For eksempel skal vand afkøles under punktetfryser for at danne is. Forskerne foreslog, at jern ikke kunne størkne til en sekskantet form, hvis det var næsten 1.340°C køligere end den indre kerne. I begyndelsen af 2022 blev modellering i atomskala offentliggjort, hvilket tyder på, at jern, der akkumuleres i den indre kerne, først kan krystallisere i en kubisk form, før det går over til en sekskantet form.
Hvordan er den indre kerne og livet på Jorden forbundet?
Ifølge oplysninger fra en vulkansk formation, der dukkede op for 565 millioner år siden på nordbredden af St. River i Lawrence, var magnetfeltet på det tidspunkt en tiendedel af, hvad det er i dag.
Det skyldtes nok, at det ydrekernen mistede hurtigt varme, siger Peter Driscoll, geodynamiker ved Carnegie Institution for Science. Hvis Jordens magnetfelt skulle forsvinde fuldstændigt, ville livet, som det udviklede sig, blive stærkt udsat for stråling fra soludbrud. Øget stråling kan opbruge ilt, en værdifuld ressource for alt liv.
Blot 30 millioner år senere, intensiteten af den magnetiskefelter steg til 70 % af de nuværende værdier. Omtrent på samme tid frembragte den aktive udvikling af liv en revolution på Jorden. Det var dengang, at de fleste grupper af dyr opstod, de første terrestriske arter dukkede op.
Måske den spirende verden og alt levendepå planeten Jorden skylder deres eksistens til den indre jernkerne, som er placeret 5.000 km under vores fødder. Nu forsøger forskere at genskabe de forhold, der findes i kernen i laboratoriet: en vanskelig, men nødvendig opgave. Ved hjælp af et sådant eksperiment er det muligt at bekræfte de konklusioner, som forskere tidligere har draget ud fra matematiske modeller.