Магнитное поле Земли является одной из фундаментальных сил, которые позволяют жизни существовать на планете. Генерация магнитного поля была приписана геодинамике, движению жидкого железа во внешнем ядре Земли. Однако происхождение магнитной силы и ее история остаются загадкой для исследователей. Исследовательская группа Карнеги во главе с Александром Гончаровым пыталась объяснить это геологическое явление с исторической точки зрения.
Скалистые материалы вокруг Солнца собрались вместе, чтобы сформировать Землю. Со временем более плотные материалы, включая железо, опустились вниз и создали слоистую структуру Земли – ядро, мантию и кору. В то время как внутреннее ядро Земли со временем стало твердым, внешнее ядро остается сплавом жидкого железа. Именно движение этого жидкого железного сплава создает магнитное поле.
Источник изображения: НАСАЧтобы понять эволюцию магнитного поля и источник энергии, необходимый для его поддержания, необходимо объяснить процесс теплопроводности от твердого внутреннего ядра к расплавленному внешнему ядру. Проблема усугубляется тем фактом, что экстремальные давление и температура внутри ядра Земли подразумевают другое поведение по сравнению с поверхностным поведением этих материалов. Комментируя движущую силу этого проекта, Гончаров сказал:
«Мы ощущаем насущную необходимость в прямых измерениях теплопроводности материалов сердечника в соответствующих условиях. Потому что, конечно, мы не можем достичь где-нибудь вблизи ядра Земли и взять образцы для себя ».
Исследователи использовали ячейку с алмазным наковальней, нагретую лазером, для эмуляции условий во внутреннем ядре Земли. Основное внимание было уделено свойствам теплопроводности и механизму железа в этих условиях. Набор представляет собой современный инструмент, который сжимает небольшое количество материала между двумя бриллиантами, создавая тем самым давление, которое испытывают на ядре. Материал нагревается лазером до заданных температур.
Источник изображения: phys.orgИсследовательская группа изучала образцы железа в диапазоне температур и давлений, варьирующихся в зависимости от размеров различных планет Солнечной системы, от Меркурия до Земли. Широкий диапазон температуры и давления варьировался от 345 000 до 1,3 миллиона раз от нормального атмосферного давления и от 2400 до 4900 градусов по Фаренгейту соответственно.
Результаты исследования помогли ученым предположить, что энергия, необходимая для поддержания геодинамики, присутствовала в географической структуре Земли вскоре после ее рождения. Образцы железа могли передавать мощность от 18 до 44 Вт на метр.
Гончаров сейчас планирует изучить поведение материалов, отличных от железа в ядре. Цель состоит в том, чтобы понять тепловые процессы, которые происходят в ядре Земли.
