Vnútorné jadro Zeme sa otáča vlastnou rýchlosťou, je veľmi horúce a s najväčšou pravdepodobnosťou pomohlo zachovať život a
Ako mohla Zem tak rýchlo obnoviť svoje magnetické pole?
Vedci tomu začínajú stále viac veriťbolo to spôsobené objavením sa vnútorného jadra Zeme. Je to guľa z pevného železa, ktorá sedí vo vnútri roztaveného vonkajšieho jadra. Ten pozostáva z vriaceho kovu, ktorý vytvára magnetické pole planéty.
Výskumníci naznačujú, že vnútorné jadrosa objavil približne 4 miliardy rokov po zrode samotnej planéty. Rastlo pomaly, niekoľko milimetrov za rok. Vedci sa domnievajú, že to viedlo k aktivite vo vonkajšom jadre a vyvolalo zvýšenie sily magnetického poľa.
„Vnútorné jadro obnovilo magnetické poleZem: a stalo sa to v najvhodnejšom momente evolúcie, hovorí John Tarduno, geofyzik z University of Rochester. "Čo by sa stalo, keby sa nevytvoril?"
Vedcov stále zaujíma, ako a prečo vnútornéjadro sa objavilo v tomto období. „Vnútorné jadro je planéta v planéte,“ povedal Hrvoe Tkalcic, seizmológ z Austrálskej národnej univerzity (ANU). „Má svoju vlastnú topografiu, vlastnú rýchlosť rotácie a štruktúru. Máme to pod nohami, ale stále je veľa vecí, ktorým nerozumieme, ako to funguje.“
Ako sa študuje naša vnútorná „planéta“?
Na štúdium vnútorného jadra výskumníci používajú zriedkavé seizmické vlny zo zemetrasení alebo jadrových testov, ktoré prenikajú alebo sa odrážajú od vnútorného jadra.
Takže seizmológovia zistili, že vnútorné jadrorotuje nezávisle od zvyšku planéty. Pomocou počítačových modelov predpovedali jeho štruktúru, ako aj nezvyčajné správanie zliatin železa pod vysokým tlakom.
Po dlhú dobu bolo ľudstvo neúplnépredstavy o vnútornej stavbe Zeme. Až začiatkom tridsiatych rokov minulého storočia si dánska seizmologička Inge Lehmannová všimla nový druh P-vĺn alebo tlakových vĺn. Poukázali na to, že jadro Zeme nie je úplne tekuté. V roku 1936 Lehmann dospel k záveru, že Zem má pevné vnútorné jadro. Ďalej si výskumníci všimli, že každý rok sú P-vlny prechádzajúce vnútorným jadrom mierne zrýchlené. Dalo by sa to vysvetliť iba jedným spôsobom - vnútorné jadro rotuje rýchlejšie ako zvyšok planéty, asi 1 ° za rok. Každých 400 rokov navrhli v časopise Nature z roku 1996, že vnútorné jadro urobí vo vnútri Zeme ďalšiu revolúciu.
Tento objav šokoval mnohých geofyzikov, ktorípredpokladalo sa, že vnútorné jadro rotuje rovnakou rýchlosťou ako plášť. Ak budete študovať jeho rotáciu, pomôže vám to pochopiť, ako sa vnútorné jadro spája s vonkajším a ovplyvňuje magnetické pole. Vysvetlí tiež, prečo sa magnetické póly Zeme z času na čas túlajú a prevracajú.
Takže vnútorné jadro sa pohybuje rýchlejšie ako Zem, však?
V skutočnosti nie.Výskumník Yi Yang neskôr zostavil najrozsiahlejšiu databázu zemetrasení na svete. Po ich analýze Yang zistil, že vnútorné jadro rotuje rovnakou rýchlosťou ako plášť. Potom prišiel ešte nezvyčajnejší fakt: podľa štúdie z roku 2021 sa vnútorné jadro otáčalo pomalšie ako zvyšok planéty, približne o 0,05° za rok.
Vedci o tom začali špekulovaťvnútorné jadro má svoj rytmus. Po celé desaťročia rádioastronómovia sledovali nepatrné zmeny v rotácii Zeme. Boli pozorované podľa vesmírneho referenčného systému: sledovali zmeny polohy vzdialených vesmírnych objektov. Väčšina výkyvov počas roka je spôsobená hurikánmi a zemetraseniami, ale existuje malý, pravidelný 6-ročný výkyv, ktorý sa nedá ľahko vysvetliť.
"Zatiaľ nevieme, prečo sa to deje, ale všetci vsádzajú na jadro," Benjamin Chao, geodet z Academia Sinica.
Z čoho je vyrobené vnútorné jadro?
Vnútorné jadro je najkovovejšie miestona zemi. Obsahuje ešte viac kovov ako vonkajší. Oba sú vyrobené predovšetkým zo železa s nádychom niklu. Tiež sa verí, že železo obsahuje stopy ľahších prvkov, ako je kyslík, uhlík a kremík.
Keď železo kryštalizuje na rastepovrchu vnútorného jadra, vytláča niektoré z týchto prvkov zo seba. Výsledkom je takmer čisté železo. Je to ako ľad, ktorý sa tvorí vo vedre so slanou vodou: vytláča soľ a stáva sa väčšinou sladkou vodou. Prvky vyvrhnuté z jadra sú ľahšie ako železo: stúpajú a ponáhľajú sa dopredu: tento proces spôsobuje až 80 % konvekcie, ktorá vytvára magnetické pole Zeme.
Konvekcia je druh prenosu tepla a prenosu tepla, počas ktorého sa vnútorná energia prenáša prúdmi a tokmi samotnej látky.
Čo ešte stále nevieme o vnútornom jadre?
Čo sa stane so zvyšným železom - na túto témuprebieha diskusia. Atómy železa na zemskom povrchu – ako tie v liatinovej panvici – majú kubickú štruktúru. Ak sú však malé vzorky železa stlačené medzi dva diamanty a vytvárajú tlak podobný tlaku vo vnútornom jadre, atómy sa preusporiadajú do šesťuholníkov.
Problém je v tom, že ešte niktovie, čo sa stane so železom, keď je súčasne stlačené a zahriate na tisíce stupňov, hovorí Lidunka Vochadlo, počítačová minerálna fyzička z University College London.
Tieto podmienky je ťažké obnoviť v laboratóriu,pretože uhlík v diamantoch pri zahrievaní často kontaminuje železo, poznamenal Vochadlo. Jeho tím vykonal počítačové simulácie a zistil, že tvar šesťuholníka alebo šesťuholníka je najstabilnejšou štruktúrou v podmienkach vnútorného jadra. Modely tiež ukazujú, že čisté železo zmäkne, keď má 98 % svojho bodu topenia.
Napríklad voda sa musí ochladiť pod bodzmrazenie za vzniku ľadu. Výskumníci naznačili, že železo by nemohlo stuhnúť do šesťuholníkového tvaru, ak by bolo takmer o 1340 °C chladnejšie ako vnútorné jadro. Začiatkom roku 2022 bolo publikované modelovanie v atómovom meradle, ktoré naznačuje, že železo hromadiace sa vo vnútornom jadre môže najskôr kryštalizovať v kubickej forme pred prechodom na šesťuholníkovú formu.
Ako súvisí vnútorné jadro a život na Zemi?
Podľa informácií zo sopečného útvaru, ktorý sa objavil pred 565 miliónmi rokov na severnom brehu rieky St. River v Lawrence, bolo vtedajšie magnetické pole desatinou toho, čo je dnes.
Pravdepodobne to bolo spôsobené tým, že externéjadro rýchlo strácalo teplo, hovorí Peter Driscoll, geodynamik z Carnegie Institution for Science. Ak by magnetické pole Zeme úplne zmizlo, život, ako sa vyvíja, by bol silne vystavený žiareniu zo slnečných erupcií. Zvýšená radiácia by mohla vyčerpať kyslík, cenný zdroj pre všetok život.
Len o 30 miliónov rokov neskôr intenzita magnetizmupolia vzrástli na 70 % súčasných hodnôt. Približne v rovnakom čase spôsobil aktívny rozvoj života na Zemi revolúciu. Vtedy vznikla väčšina skupín zvierat, objavili sa prvé suchozemské druhy.
Možno rodiaci sa svet a všetko živéna planéte Zem vďačia za svoju existenciu vnútornému železnému jadru, ktoré sa nachádza 5000 km nižšie, pod našimi nohami. Teraz sa výskumníci pokúšajú reprodukovať podmienky nájdené v jadre v laboratóriu: náročná, ale nevyhnutná úloha. Pomocou takéhoto experimentu je možné potvrdiť závery, ktoré výskumníci urobili skôr na základe matematických modelov.