Maan sisäinen ydin pyörii omalla nopeudellaan, on erittäin kuuma ja todennäköisesti auttanut säilyttämään elämän ja
Miten maapallo saattoi palauttaa magneettikenttänsä niin nopeasti?
Tutkijat ovat yhä taipuvaisempia ajattelemaan, että tämä johtui maan sisäisen ytimen ulkonäöstä.Se on kiinteän raudan pallo, joka sijaitsee sulan ulkoytimen sisällä.Jälkimmäinen koostuu kuplivasta metallista, joka tuottaa planeetan magneettikentän.
Tutkijat ehdottavat, että sisäinen ydin ilmestyi noin 4 miljardia vuotta myöhemminSe kasvoi hitaasti, muutaman millimetrin vuodessa.Tutkijat uskovat, että tämä johti toimintaan ulkoytimessä ja provosoi kasvuamagneettikentän voimakkuus.
"Sisäydin on palauttanut magneettikentänMaa: ja se tapahtui evoluution suotuisimmalla hetkellä, sanoo John Tarduno, geofyysikko Rochesterin yliopistosta. "Mitä olisi tapahtunut, jos sitä ei olisi muodostunut?"
Tutkijat ihmettelevät edelleen, miten ja miksi sisäinenydin ilmestyi tänä aikana. "Sisäydin on planeetta planeetassa", sanoi seismologi Hrvoe Tkalcic Australian National Universitystä (ANU). ”Sillä on oma topografia, oma pyörimisnopeus ja rakenne. Se on jalkojemme alla, mutta vielä on paljon, mitä emme ymmärrä sen toimivuudesta."
Miten sisäistä "planeettamme" tutkitaan?
Sisäisen ytimen tutkimiseksi tutkijat käyttävät harvinaisia seismisiä aaltojamaanjäristykset tai ydinkokeet, jotka tunkeutuvat sisäytimeen tai heijastuvatHäntä.
Näin seismologit havaitsivat, että sisäinen ydin pyörii muusta planeetasta riippumatta.Tietokonemallien avulla he ennustivat sen rakennetta sekä rautaseosten epätavallista käyttäytymistä korkeassa paineessa.
Pitkän aikaa ihmiskunta oli epätäydellinenajatuksia maan sisäisestä rakenteesta. Vasta 1930-luvun alussa tanskalainen seismologi Inge Lehmann huomasi uudenlaisen P-aallon eli paineaallon. He huomauttivat, että maan ydin ei ole täysin nestemäinen. Vuoteen 1936 mennessä Lehmann oli päätellyt, että maapallolla oli kiinteä sisäydin. Lisäksi tutkijat huomasivat, että joka vuosi sisäisen ytimen läpi kulkevat P-aallot kiihtyvät hieman. Tämä voidaan selittää vain yhdellä tavalla - sisäydin pyörii nopeammin kuin muu planeetta, noin 1 ° vuodessa. He ehdottivat vuoden 1996 Nature-paperissa 400 vuoden välein, että sisäydin teki ylimääräisen vallankumouksen maan sisällä.
Tämä löytö järkytti monia geofyysikoita, jotkasisemmän ytimen oletettiin pyörivän samalla nopeudella kuin vaippa. Jos tutkit sen pyörimistä, se auttaa ymmärtämään, kuinka sisäydin yhdistyy ulompaan ja vaikuttaa magneettikenttään. Se selittää myös, miksi Maan magneettiset navat vaeltavat ja kääntyvät ajoittain.
Joten sisäydin liikkuu nopeammin kuin maa, eikö niin?
Myöhemmin tutkija Yi Yang kokosi maailman laajimman maanjäristystietokannan.Niiden analysoinnin jälkeen Yang havaitsi, että sisempi ydin pyörii samalla nopeudella kuin vaippa.Sitten paljastui vielä epätavallisempi tosiasia: vuoden 2021 tutkimuksen mukaan sisempi ydin pyöri hitaammin kuin muu planeetta, noin 0.05 ° vuodessa.
Tutkijat ovat alkaneet spekuloida sitäsisäisellä ytimellä on oma rytminsä. Radiotähtitieteilijät ovat seuranneet maapallon pyörimisen pieniä muutoksia vuosikymmenien ajan. Niitä havainnoitiin avaruusviittausjärjestelmän mukaisesti: ne seurasivat kaukaisten avaruusobjektien sijainnin muutoksia. Suurin osa vuodenvaihteista johtuu hurrikaaneista ja maanjäristyksistä, mutta on pieni, säännöllinen 6 vuoden vaihtelu, jota ei voida selittää helposti.
"Emme vielä tiedä, miksi näin tapahtuu, mutta kaikki tekevät niinluottaa ytimeen", Benjamin Chao, maanmittari, Academia Sinica.
Mistä sisäydin on tehty?
Sisäydin on metallisin paikkamaassa. Se sisältää jopa enemmän metalleja kuin ulompi. Molemmat on valmistettu pääasiassa raudasta, jossa on nikkeliä. Raudan uskotaan sisältävän myös pieniä määriä kevyempiä alkuaineita, kuten happea, hiiltä ja piitä.
Kun rauta kiteytyy kasvaessasisäytimen pintaan, se työntää osan näistä elementeistä itsestään. Tuloksena on lähes puhdasta rautaa. Se on kuin jäätä muodostuisi suolavedessä: se syrjäyttää suolan ja muuttuu enimmäkseen makeaksi vedeksi. Ytimestä sinkoutuvat elementit ovat kevyempiä kuin rauta: ne nousevat ja syöksyvät eteenpäin: tämä prosessi aiheuttaa jopa 80 % konvektiosta, joka synnyttää Maan magneettikentän.
Konvektio on eräänlainen lämmönsiirto ja lämmönsiirto, jonka aikana sisäistä energiaa siirretään itse aineen suihkuilla ja virtauksilla.
Mitä emme vielä tiedä sisäisestä ytimestä?
Mitä jäljellä olevalle laitteistolle tapahtuu, on jatkuvan keskustelun aihe.Maan pinnalla olevilla rauta-atomeilla - kuten esimerkiksi valurautapannulla - onMutta jos pienet rautanäytteet puristetaan kahden timantin väliin ja syntyy samanlainen paine kuin sisäytimessä, atomit järjestäytyvät uudelleen kuusikulmioiksi.
Vaikeus on siinä, että kukaan ei vielä tiedä, mitä tapahtuuraudan kanssa, kun sitä samanaikaisesti puristetaan ja kuumennetaan tuhansiin asteisiin, sanooLidunka Vochadlo on mineraalien laskennallisen fysiikan asiantuntija University College Londonissa.
Näitä olosuhteita on vaikea luoda uudelleen laboratoriossa,koska timanttien hiili saastuttaa usein raudan kuumennettaessa, Vochadlo huomautti. Hänen tiiminsä suoritti tietokonesimulaatioita ja havaitsi, että kuusikulmio tai kuusikulmio on vakain rakenne sisäytimen olosuhteissa. Mallit osoittavat myös, että puhdas rauta pehmenee, kun se on 98 % sulamispisteestään.
Esimerkiksi veden on jäähtyttävä pakkasen alapuolelle jään muodostamiseksi.Tutkijat olettivat, että rauta ei voi jähmettyä kuusikulmaiseksi, jos se on lähes 1 340 °C viileämpi kuin sisempi ydin.Vuoden 2022 alussa julkaistiin atomimittakaavan simulaatio, jonka mukaan sisäytimeen kertyvä rauta voikiteytyy ensin kuutiomuotoon ja muuttuu sitten kuusikulmaiseksi.
Miten maan sisäinen ydin ja elämä liittyvät toisiinsa?
St. Riverin pohjoisrannalle Lawrencessa 565 miljoonaa vuotta sitten ilmestyneestä tulivuoresta saatujen tietojen mukaan magneettikenttä tuolloin oli kymmenesosa nykyisestä.
Tämä johtui todennäköisesti siitä, että ulkoinenydin menetti lämpöä nopeasti, sanoo Peter Driscoll, geodynamiikka Carnegie Institution for Sciencesta. Jos Maan magneettikenttä katoaisi kokonaan, elämä sellaisena kuin se kehittyi, altistuisi voimakkaasti auringonpurkausten säteilylle. Lisääntynyt säteily voi kuluttaa happea, joka on arvokas resurssi koko elämälle.
Vain 30 miljoonaa vuotta myöhemmin magneetin intensiteettimarginaalit nousivat 70 prosenttiin nykyisistä arvoista. Samoihin aikoihin elämän aktiivinen kehitys aiheutti vallankumouksen maan päällä. Silloin useimmat eläinryhmät syntyivät, ensimmäiset maanpäälliset lajit ilmestyivät.
Ehkä syntymässä oleva maailma ja kaikki elävät asiatMaaplaneetalla heidän olemassaolonsa on velkaa sisäiselle rautasydämelle, joka sijaitsee 5000 km alapuolella jalkojemme alla. Nyt tutkijat yrittävät toistaa laboratoriossa ytimestä löydetyt olosuhteet: vaikea mutta välttämätön tehtävä. Tällaisen kokeen avulla on mahdollista vahvistaa johtopäätökset, joita tutkijat tekivät aiemmin matemaattisten mallien perusteella.