Bir gezegenin manyetik alana sahip olup olmadığı, yaşanabilir olup olmadığını belirlemek için uzun bir yol kat eder. Dünya, hayatı zararlı radyasyondan koruyan ve güneş rüzgârını atmosferinden sıyırmaktan koruyan güçlü bir manyetosfere sahipken, gezegen artık Mars gibi değil. Bu nedenle, yüzeyinde daha kalın bir atmosfere ve sıvı suya sahip bir dünya olmaktan, bugün bulunduğu soğuk, kurumuş yere kadar gitti.
Bu nedenle, bilim adamları uzun zamandır Dünya'nın manyetik alanına neyin güç verdiğini anlamaya çalıştılar. Şimdiye kadar fikir birliği, Dünya'nın sıvı dış çekirdeğinin Dünya'nın dönme yönünün tersine doğru eğrilmesinin yarattığı dinamo etkisi olmasıydı. Bununla birlikte, Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nden yeni araştırmalar, bunun aslında Dünya'nın çekirdeğinde kristalleşmenin varlığından kaynaklanabileceğini gösteriyor.
Araştırma Tokyo Tech'deki Earth-Life Science Institute (ELSI) bilim adamları tarafından gerçekleştirildi. Son zamanlarda ortaya çıkan “Silikon Dioksitin Kristalizasyonu ve Dünya'nın Çekirdeğinin Bileşimsel Evrimi” başlıklı çalışmalarına göre Doğa - Dünya'nın manyetik alanını yönlendiren enerjinin Dünya'nın çekirdeğinin kimyasal bileşimi ile ilgisi olabilir.
Araştırma ekibi için özellikle endişe verici olan, Dünya'nın çekirdeğinin jeolojik zaman içinde soğuma hızıdır - bu bir süredir tartışma konusu olmuştur. Ve Dünya-Yaşam Bilim Enstitüsü müdürü ve kağıt üzerinde baş yazar olan Dr. Kei Hirose için bu ömür boyu süren bir uğraştı. 2013 yılında yapılan bir çalışmada, Dünya'nın çekirdeğinin daha önce düşünüldüğünden daha fazla nasıl soğuduğunu gösteren araştırma bulgularını paylaştı.
O ve ekibi, Dünya'nın oluşumundan bu yana (4,5 milyar yıl önce), çekirdeğin 1.000 ° C (1.832 ° F) kadar soğumuş olabileceği sonucuna vardı. Bu bulgular Dünya bilimleri toplumu için oldukça şaşırtıcıydı - bir bilim insanının “Yeni Çekirdek Isı Paradoksu” olarak adlandırdığı şeye yol açtı. Kısacası, bu çekirdek soğutma hızı, Dünya'nın jeomanyetik alanını sürdürmek için başka bir enerji kaynağının gerekli olacağı anlamına gelecektir.
Bunun üzerine ve çekirdek soğutma konusuyla ilgili olarak, çekirdeğin kimyasal bileşimi hakkında çözülmemiş bazı sorular vardı. Kei Hirose'nin Tokyo Tech basın bülteninde söylediği gibi:
“Çekirdek çoğunlukla demir ve bir miktar nikel olmakla birlikte silikon, oksijen, kükürt, karbon, hidrojen ve diğer bileşikler gibi yaklaşık% 10 oranında hafif alaşım içerir. Birçok alaşımın aynı anda mevcut olduğunu düşünüyoruz, ancak her aday öğenin oranını bilmiyoruz. ”
Bunu çözmek için Hirose ve ELSI'deki meslektaşları, çeşitli alaşımların Dünya'nın iç mekanındakine benzer ısı ve basınç koşullarına maruz kaldığı bir dizi deney yaptılar. Bu, yüksek basınç koşullarını simüle etmek için toz boyutlu alaşım örneklerini sıkmak için bir elmas örs kullanmak ve daha sonra aşırı sıcaklıklara ulaşana kadar bir lazer ışını ile ısıtmaktan oluşuyordu.
Geçmişte, çekirdekteki demir alaşımları üzerine yapılan araştırmalar ağırlıklı olarak demir-silikon alaşımlarına veya yüksek basınçlarda demir-okside odaklanmıştı. Ancak deneyleri uğruna Hirose ve meslektaşları, dış çekirdeğinde olduğuna inanılan silikon ve oksijen kombinasyonuna odaklanmaya ve sonuçları bir elektron mikroskobu ile incelemeye karar verdiler.
Araştırmacılar, aşırı basınç ve ısı koşulları altında, silikon ve oksijen numunelerinin, bileşiminde Dünya'nın kabuğunda bulunan mineral kuvarsla benzer olan silikon dioksit kristalleri oluşturmak için bir araya geldiği idi. Ergo, çalışma, dış çekirdekteki silikon dioksitin kristalleştirilmesinin, çekirdek konveksiyonunu ve Hadean eon'u başından itibaren bir dinamo etkisini güçlendirmek için yeterli kaldırma kuvveti sağlayacağını gösterdi.
Aynı zamanda ELSI üyesi ve çalışmanın ortak yazarı John Hernlund'un açıkladığı gibi:
“Bu sonuç çekirdeğin enerjisini ve evrimini anlamak için önemli oldu. Heyecanlandık çünkü hesaplamalarımız, silikon dioksit kristallerinin çekirdekten kristalleşmesinin Dünya'nın manyetik alanını güçlendirmek için muazzam bir yeni enerji kaynağı sağlayabildiğini gösterdi. ”
Bu çalışma sadece “Yeni Çekirdek Isı Paradoksu” olarak adlandırılan sorunların çözülmesine yardımcı olmak için kanıt sağlamakla kalmaz, aynı zamanda Dünya'nın ve erken Güneş Sistemi'nin oluşumu sırasında hangi koşulların nasıl olduğunu anlamamıza yardımcı olabilir. Temel olarak, silikon ve oksijen zamanla dış çekirdekte silikon dioksit kristali oluşturursa, er ya da geç, çekirdek bu elemanlardan bittiğinde süreç duracaktır.
Bu olduğunda, Dünya'nın yaşamı üzerinde ciddi etkileri olacak olan Dünya'nın manyetik alanının zarar görmesini bekleyebiliriz. Ayrıca, Dünya ilk kurulduğunda çekirdekte bulunan silikon ve oksijen konsantrasyonları üzerinde kısıtlamalar koymaya yardımcı olur, bu da Güneş Sistemi oluşumu hakkındaki teorilerimizi bilgilendirmek için uzun bir yol kat edebilir.
Dahası, bu araştırma jeofizikçilerin diğer gezegenlerin (Mars, Venüs ve Merkür gibi) hala manyetik alanlara nasıl ve ne zaman sahip olduklarını belirlemelerine yardımcı olabilir (ve muhtemelen nasıl tekrar çalıştırılabileceklerine dair fikirlere yol açabilir). Dış gezegen avcılığı bilim ekiplerinin hangi dış gezegenlerin manyetosferlere sahip olduğunu belirlemelerine yardımcı olabilir, bu da hangi ekstra güneş dünyalarının yaşanabilir olabileceğini bulmamıza izin verir.
