沒有地球的磁場,地球上的生命可能就不存在。
在34億年的時間裡,這個磁場阻止了地球變得極易受到高能顆粒的影響宇宙輻射。
科學家知道,產生保護磁場的是什麼是地球外部芯中液態鐵的低熱傳導。這種現像被稱為“ Geodynamo”。
但是,儘管已經確定了Geodynamo,但專家尚未了解其在整個歷史上是如何創建和維持的。
現在,來自德國電子同步器或DESY的科學家的一項新研究最終可能會揭示這種令人難以置信的發生的時間表。
研究人員說,此外,新報告甚至可以解決2012年提出的一個名為“ Geodynamo Paradox”的難題。
Geodynamo悖論
地球是由岩石材料形成的,該材料在其早年圍繞著太陽。隨著時間的流逝,鐵(最密集的材料)沉入並創建了核心,地幔和地殼。
地球的內芯由固體鐵組成,並在分層過程中拖動了其他一些材料。估計其溫度為5,400攝氏度(9,800華氏度)。
另一方面,外芯由液態鐵合金組成。它的運動產生了磁場。
這是所有操作的方式:Geodynamo是通過對流餵養的 - 通過流體的質量運動傳熱 - 攪動了外部核心的液態鐵,將材料帶電。想想鍋裡的沸水。
將此現象添加到地球的旋轉中,並在中添加發電機效應。然後形成地磁場。
外部芯中對流的強度依賴於從芯到下地幔的熱量以及外芯中鐵的熱導率。這意味著將內核的熱量通過傳導轉移到外芯中,從而使其融化成液體岩漿。
過去的研究指出,核心中鐵的熱導率為每米米150瓦,但如此高的量會阻止Geodynamo甚至啟動。如果通過傳導轉移了很多熱量,則不會有太多能量來對流和地geodynamo。
這個數量也意味著Geodynamo效應僅在地球歷史上得到了支持,只有大約十億年左右。但是,計算可以將現象追溯到至少34億年。這是Geodynamo悖論。
查找答案
這促使Desy科學家直接測量鐵的導熱率。因為他們無法從核心中取樣,所以他們將鐵放置在與核心條件相匹配的溫度和壓力下。他們的目標是確定核心的能源預算以供電發電機。
在亞歷山大·貢查洛夫(Alexander Goncharov)的帶領下,科學家使用了激光加熱的鑽石砧細胞來複製行星核心條件,並研究鐵在這些情況下如何進行熱量。
鑽石砧細胞通過擠壓兩顆鑽石之間的微小材料樣品來起作用,從而重現了深層的壓力。激光將材料加熱到適當的核心溫度。
Goncharov和他的團隊能夠看一下在壓力和溫度下的鐵樣品,這些尺寸從汞到地球都會發現不同尺寸的行星。
最後,研究人員發現,鐵發熱的能力與先前對核心導熱率的估計值不相同。實際上,每米爾文每米18至44瓦。
研究人員總結說,這表明自從地球歷史早期以來,維持地毛的能量就一直存在。
“我們的結果與理論計算很矛盾,”說ZuzanaKonôpková,該研究的研究人員之一。
研究的細節是特色在日記中自然。