İlk önce bir iç çekirdeği olmayan Dünya’nın bir tasviri; ikincisi, yaklaşık 550 milyon yıl önce büyümeye başlayan bir iç çekirdekle; üçüncüsü, yaklaşık 450 milyon yıl önce en dıştaki ve en içteki iç çekirdeğe sahip. Rochester Üniversitesi araştırmacıları, dünyadaki yaşamın patlamasından hemen önce gezegenin manyetik alanını restore ettiğine inandıkları iç çekirdeğin tarihindeki bu iki önemli tarihi belirlemek için paleomanyetizma kullandılar. Kredi: Rochester Üniversitesi illüstrasyonu / Michael Osadciw
Yeni paleomanyetik araştırmalar, Dünya’nın katı iç çekirdeğinin 550 milyon yıl önce oluştuğunu ve gezegenimizin manyetik alanını restore ettiğini gösteriyor.
Ayaklarımızın yaklaşık 1.800 mil altında bulunan Dünya’nın dış çekirdeğinde dönen sıvı demir, gezegenimizin manyetosfer adı verilen koruyucu manyetik alanını oluşturur. Bu manyetik alan görünmez olsa da, Dünya yüzeyindeki yaşam için hayati öneme sahiptir. Bunun nedeni manyetosferin gezegeni güneş rüzgarından, yani güneşten gelen radyasyon akımlarından korumasıdır.
Ancak, yaklaşık 565 milyon yıl önce, manyetik alanın gücü bugünkü gücünün yüzde 10’una düştü. Sonra, gizemli bir şekilde, manyetik alan, Dünya’daki çok hücreli yaşamın Kambriyen patlamasından hemen önce gücünü yeniden kazanarak geri döndü.
Manyetosferin geri sıçramasına ne sebep oldu?
Bu gençleşme, Rochester Üniversitesi’ndeki bilim adamlarının yeni araştırmalarına göre birkaç on milyonlarca yıl içinde gerçekleşti. Bu, jeolojik zaman çizelgelerinde çok hızlıdır ve Dünya’nın katı iç çekirdeğinin oluşumuyla aynı zamana denk gelir, bu da çekirdeğin muhtemelen doğrudan bir neden olduğunu düşündürür.
Yer ve Çevre Bilimleri Bölümü’nde Jeofizik Profesörü ve Rochester’da Sanat, Bilim ve Mühendislik araştırma dekanı olan William R. Kenan, Jr., John Tarduno, “İç çekirdek son derece önemlidir” diyor. “İç çekirdek büyümeye başlamadan hemen önce, manyetik alan çökme noktasındaydı, ancak iç çekirdek büyümeye başlar başlamaz alan yeniden oluşturuldu.”
19 Temmuz 2022’de N dergisinde yayınlanan makalededoğal iletişim, bilim adamları, yaşının daha kesin bir tahmini de dahil olmak üzere, iç çekirdeğin tarihinde birkaç önemli tarih belirlediler. Araştırma, Dünya’nın tarihi ve gelecekteki evrimi ve nasıl yaşanabilir bir gezegen haline geldiği ile güneş sistemindeki diğer gezegenlerin evrimi hakkında yeni ipuçları sağlıyor.
Dünyanın katmanları ve yapısı.
Antik kayalardaki bilgilerin kilidini açma
Dünya katmanlardan oluşur: yaşamın var olduğu kabuk; manto, Dünya’nın en kalın tabakası; erimiş dış çekirdek; ve sırasıyla en dıştaki bir iç çekirdek ve en içteki bir çekirdekten oluşan katı iç çekirdek.
Dünyanın manyetik alanı, dış çekirdeğinde üretilir. Dönen sıvı demir, elektrik akımlarına neden olur ve manyetik alanı üreten jeodinamo adı verilen bir fenomeni harekete geçirir.
Manyetik alanın Dünya’nın çekirdeğiyle olan ilişkisi nedeniyle, bilim adamları onlarca yıldır Dünya’nın manyetik alanının ve çekirdeğinin gezegenimizin tarihi boyunca nasıl değiştiğini tespit etmeye çalışıyorlar. Çekirdekteki malzemelerin konumu ve aşırı sıcaklıkları nedeniyle manyetik alanı doğrudan ölçemezler. Neyse ki, Dünya’nın yüzeyine yükselen mineraller, minerallerin erimiş hallerinden soğuduğu ve katılaştığı sırada manyetik alanın yönünü ve yoğunluğunu kilitleyen küçük manyetik parçacıklar içerir.
İç çekirdeğin yaşını ve büyümesini daha iyi sınırlamak için Tarduno ve ekibi, kaya anortozitinden feldspat kristallerini analiz etmek için bir CO2 lazeri ve laboratuvarın süper iletken kuantum girişim cihazı (SQUID) manyetometresini kullandı. Tarduno, bu kristallerin içlerinde “mükemmel manyetik kaydediciler” olan çok küçük manyetik iğneler olduğunu söylüyor.
Araştırmacılar, antik kristallerde kilitli manyetizmayı (paleomanyetizma olarak bilinen bir alan) inceleyerek, iç çekirdeğin tarihinde iki yeni önemli tarih belirlediler:
- 550 milyon yıl önce: manyetik alanın bundan 15 milyon yıl önce yakın bir çöküşten sonra hızla yenilenmeye başladığı zaman. Araştırmacılar, manyetik alanın hızlı yenilenmesini, erimiş dış çekirdeği yeniden dolduran ve manyetik alanın gücünü geri kazandıran katı bir iç çekirdeğin oluşumuna bağladılar.
- 450 milyon yıl önce: büyüyen iç çekirdeğin yapısının değiştiği, en içteki ve en dıştaki iç çekirdek arasındaki sınırı işaretleyen zaman. İç çekirdekteki bu değişiklikler, yüzeydeki levha tektoniği nedeniyle, üstteki mantelin yapısındaki değişikliklerle aynı zamana denk gelir.
Tarduno, “İç çekirdeğin yaşını daha doğru bir şekilde sınırladığımız için, günümüzün iç çekirdeğinin aslında iki parçadan oluştuğu gerçeğini keşfedebildik” diyor. “Dünya yüzeyindeki levha tektonik hareketleri, iç çekirdeği dolaylı olarak etkiledi ve bu hareketlerin tarihi, iç çekirdeğin yapısında Dünya’nın derinliklerine basıldı.”
Mars benzeri bir kaderden kaçınmak
İç çekirdeğin ve manyetik alanın dinamiklerinin ve büyümesinin daha iyi anlaşılması, yalnızca Dünya’nın geçmişini ortaya çıkarmak ve geleceğini tahmin etmek için değil, aynı zamanda diğer gezegenlerin manyetik kalkanlar oluşturma ve bunun için gerekli koşulları sürdürme yollarını çözmede de önemli çıkarımlara sahiptir. liman hayatı.
Araştırmacılar buna inanıyor Marsörneğin, bir zamanlar bir manyetik alana sahipti, ancak alan dağıldı. Bu, gezegeni güneş rüzgarına karşı savunmasız ve yüzeyi okyanussuz bıraktı. Bir manyetik alanın yokluğunun Dünya’nın aynı akıbete uğramasına neden olup olmayacağı belirsiz olsa da Tarduno, “Dünya’nın manyetik alanı yeniden oluşturulmasaydı, Dünya kesinlikle çok daha fazla su kaybederdi” diyor. “Gezegen, bugünkü gezegenden çok daha kuru ve çok farklı olurdu.”
O halde, gezegen evrimi açısından araştırma, manyetik bir kalkanın ve onu sürdürecek bir mekanizmanın önemini vurguluyor, diyor.
“Bu araştırma, bir gezegenin tüm ömrü boyunca (milyarlarca yıl) bir manyetik alanı sürdüren, büyüyen bir iç çekirdeğe sahip olma ihtiyacının gerçekten altını çiziyor.”
Referans: Tinghong Zhou, John A. Tarduno, Francis Nimmo, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Mauricio Ibanez-Mejia, Wentao Huang, Matt Hamilton, “Geodinamonun erken Kambriyen yenilenmesi ve iç çekirdek yapısının kökeni”, Kenneth Kodama, Aleksey V. Smirnov, Ben Crummins ve Frank Padgett III, 19 Temmuz 2022, Doğa İletişimi.
DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7