没有地球的磁场,地球上的生命可能就不存在。
在34亿年的时间里,这个磁场阻止了地球变得极易受到高能颗粒的影响宇宙辐射。
科学家知道,产生保护磁场的是什么是地球外部芯中液态铁的低热传导。这种现象被称为“ Geodynamo”。
但是,尽管已经确定了Geodynamo,但专家尚未了解其在整个历史上是如何创建和维持的。
现在,来自德国电子同步器或DESY的科学家的一项新研究最终可能会揭示这种令人难以置信的发生的时间表。
研究人员说,此外,新报告甚至可以解决2012年提出的一个名为“ Geodynamo Paradox”的难题。
Geodynamo悖论
地球是由岩石材料形成的,该材料在其早年围绕着太阳。随着时间的流逝,铁(最密集的材料)沉入并创建了核心,地幔和地壳。
地球的内芯由固体铁组成,并在分层过程中拖动了其他一些材料。估计其温度为5,400摄氏度(9,800华氏度)。
另一方面,外芯由液态铁合金组成。它的运动产生了磁场。
这是所有操作的方式:Geodynamo是通过对流喂养的 - 通过流体的质量运动传热 - 搅动了外部核心的液态铁,将材料带电。想想锅里的沸水。
将此现象添加到地球的旋转中,并在中添加发电机效应。然后形成地磁场。
外部芯中对流的强度依赖于从芯到下地幔的热量以及外芯中铁的热导率。这意味着将内核的热量通过传导转移到外芯中,从而使其融化成液体岩浆。
过去的研究指出,核心中铁的热导率为每米米150瓦,但如此高的量会阻止Geodynamo甚至启动。如果通过传导转移了很多热量,则不会有太多能量来对流和地geodynamo。
这个数量也意味着Geodynamo效应仅在地球历史上得到了支持,只有大约十亿年左右。但是,计算可以将现象追溯到至少34亿年。这是Geodynamo悖论。
查找答案
这促使Desy科学家直接测量铁的导热率。因为他们无法从核心中取样,所以他们将铁放置在与核心条件相匹配的温度和压力下。他们的目标是确定核心的能源预算以供电发电机。
在亚历山大·贡查洛夫(Alexander Goncharov)的带领下,科学家使用了激光加热的钻石砧细胞来复制行星核心条件,并研究铁在这些情况下如何进行热量。
钻石砧细胞通过挤压两颗钻石之间的微小材料样品来起作用,从而重现了深层的压力。激光将材料加热到适当的核心温度。
Goncharov和他的团队能够看一下在压力和温度下的铁样品,这些尺寸从汞到地球都会发现不同尺寸的行星。
最后,研究人员发现,铁发热的能力与先前对核心导热率的估计值不相同。实际上,每米尔文每米18至44瓦。
研究人员总结说,这表明自从地球历史早期以来,维持地毛的能量就一直存在。
“我们的结果与理论计算很矛盾,”说ZuzanaKonôpková,该研究的研究人员之一。
研究的细节是特色在日记中自然。