Jordas indre kjerne roterer i sin egen hastighet, er veldig varm og har mest sannsynlig bidratt til å bevare liv og
Hvordan kunne jorden gjenopprette magnetfeltet så raskt?
Forskere begynner i økende grad å tro detdette var på grunn av fremveksten av jordens indre kjerne. Det er en kule av solid jern som sitter inne i en smeltet ytre kjerne. Sistnevnte består av sydende metall som genererer planetens magnetfelt.
Forskere foreslår at den indre kjernendukket opp omtrent 4 milliarder år etter fødselen av selve planeten. Den vokste sakte, noen få millimeter i året. Dette, mener forskerne, førte til aktivitet i den ytre kjernen og provoserte en økning i kraften til magnetfeltet.
"Den indre kjernen har gjenopprettet magnetfeltetJorden: og det skjedde på det mest beleilige tidspunktet i evolusjonen, sier John Tarduno, en geofysiker ved University of Rochester. "Hva ville ha skjedd hvis det ikke hadde dannet seg?"
Forskere lurer fortsatt på hvordan og hvorfor den internekjernen dukket opp i denne perioden. "Den indre kjernen er en planet i en planet," sa Hrvoe Tkalcic, en seismolog ved Australian National University (ANU). «Den har sin egen topografi, sin egen rotasjonshastighet og struktur. Det er under føttene våre, men det er fortsatt mye vi ikke forstår om hvordan det fungerer."
Hvordan studeres vår indre "planet"?
For å studere den indre kjernen bruker forskere sjeldne seismiske bølger fra jordskjelv eller kjernefysiske tester som trenger gjennom eller reflekterer fra den indre kjernen.
Så seismologer oppdaget at den indre kjernenroterer uavhengig av resten av planeten. Ved hjelp av datamodeller forutså de strukturen, så vel som den uvanlige oppførselen til jernlegeringer under høyt trykk.
I lang tid hadde menneskeheten ufullstendigideer om jordens indre struktur. Det var ikke før tidlig på 1930-tallet at Inge Lehmann, en dansk seismolog, la merke til en ny variant av P-bølger, eller trykkbølger. De påpekte at jordens kjerne ikke er helt flytende. I 1936 hadde Lehmann konkludert med at jorden hadde en solid indre kjerne. Videre la forskerne merke til at hvert år akselereres P-bølgene som passerer gjennom den indre kjernen litt. Dette kan bare forklares på én måte - den indre kjernen roterer raskere enn resten av planeten, omtrent 1 ° per år. Hvert 400. år, antydet de i et Nature-papir fra 1996, gjorde den indre kjernen en ekstra revolusjon inne i jorden.
Denne oppdagelsen sjokkerte mange geofysikere, somden indre kjernen ble antatt å rotere med samme hastighet som mantelen. Hvis du studerer rotasjonen, vil det hjelpe å forstå hvordan den indre kjernen kobles til den ytre og påvirker magnetfeltet. Den vil også forklare hvorfor jordens magnetiske poler vandrer og snur seg fra tid til annen.
Så den indre kjernen beveger seg raskere enn jorden, ikke sant?
Ikke egentlig.Forsker Yi Yang samlet senere verdens mest omfattende jordskjelvdatabase. Etter å ha analysert dem, oppdaget Yang at den indre kjernen roterer med samme hastighet som mantelen. Så kom et enda mer uvanlig faktum: ifølge en studie fra 2021, snurret den indre kjernen saktere enn resten av planeten, med omtrent 0,05° per år.
Forskere har begynt å spekulere i detden indre kjernen har sin egen rytme. I flere tiår har radioastronomer sporet små endringer i jordens rotasjon. De ble observert i henhold til romreferansesystemet: de sporet endringer i posisjonen til fjerne romobjekter. De fleste svingningene gjennom året skyldes orkaner og jordskjelv, men det er en liten regelmessig 6-års svingning som ikke lett kan forklares.
"Vi vet ennå ikke hvorfor dette skjer, men alle satser på kjernen," Benjamin Chao, en landmåler ved Academia Sinica.
Hva er den indre kjernen laget av?
Den indre kjernen er det mest metalliske stedetpå bakken. Den inneholder enda flere metaller enn den ytre. Begge er hovedsakelig laget av jern med et snev av nikkel. Det antas også at jern inneholder spor av lettere grunnstoffer som oksygen, karbon og silisium.
Når jern krystalliserer på en voksendeoverflaten av den indre kjernen, kaster den ut noen av disse elementene fra seg selv. Resultatet er nesten rent jern. Det er som is som dannes i en bøtte med saltvann: det fortrenger saltet og blir for det meste ferskvann. Elementer som kastes ut fra kjernen er lettere enn jern: de stiger og skynder seg fremover: denne prosessen forårsaker opptil 80 % av konveksjonen, som genererer jordens magnetfelt.
Konveksjon er en type varmeoverføring og varmeoverføring, hvor intern energi overføres av stråler og strømmer av selve stoffet.
Hva vet vi fortsatt ikke om den indre kjernen?
Hva skjer med det gjenværende jernet - om dette emnetdet er en pågående debatt. Jernatomer på jordens overflate - som de i en støpejernsstekepanne - har en kubisk struktur. Men hvis bittesmå prøver av jern presses mellom to diamanter og skaper et trykk som ligner på det i den indre kjernen, omorganiserer atomene seg til sekskanter.
Vanskeligheten er at ingen har det ennåvet hva som skjer med jern når det samtidig komprimeres og varmes opp til tusenvis av grader, sier Lidunka Vochadlo, en beregningsmessig mineralfysiker ved University College London.
Disse forholdene er vanskelige å gjenskape i laboratoriet,fordi karbonet i diamanter ofte forurenser jern når det varmes opp, bemerket Vochadlo. Teamet hans kjørte datasimuleringer og fant ut at formen til en sekskant, eller sekskant, er den mest stabile strukturen under forholdene til den indre kjernen. Modellene viser også at rent jern blir mykt når det er på 98 % av smeltepunktet.
For eksempel må vann avkjøles under punktetfryser for å danne is. Forskerne antydet at jern ikke kunne stivne til en sekskantet form hvis det var nesten 1340 °C kjøligere enn den indre kjernen. Tidlig i 2022 ble modellering i atomskala publisert som antydet at jern som samler seg i den indre kjernen først kan krystallisere i en kubisk form før det går over til en sekskantet form.
Hvordan henger den indre kjernen og livet på jorden sammen?
Ifølge informasjon fra en vulkanformasjon som dukket opp for 565 millioner år siden på nordbredden av St. River i Lawrence, var magnetfeltet på den tiden en tidel av hva det er i dag.
Dette skyldtes trolig at det ytrekjernen mistet varme raskt, sier Peter Driscoll, en geodynamiker ved Carnegie Institution for Science. Hvis jordens magnetfelt skulle forsvinne helt, ville livet slik det utviklet seg bli sterkt utsatt for stråling fra solutbrudd. Økt stråling kan tømme oksygen, en verdifull ressurs for alt liv.
Bare 30 millioner år senere, intensiteten til den magnetiskefelt steg til 70 % av dagens verdier. Omtrent på samme tid ga den aktive utviklingen av liv en revolusjon på jorden. Det var da de fleste grupper av dyr oppsto, de første landlevende artene dukket opp.
Kanskje den begynnende verden og alle levende tingpå planeten Jorden skylder sin eksistens til den indre jernkjernen, som ligger 5000 km nedenfor, under føttene våre. Nå prøver forskere å reprodusere forholdene som finnes i kjernen i laboratoriet: en vanskelig, men nødvendig oppgave. Ved hjelp av et slikt eksperiment er det mulig å bekrefte konklusjonene som forskere har gjort tidligere basert på matematiske modeller.