Секреты из ядра. Ученые пересмотрели возраст Земли благодаря уникальному эксперименту
Научпоп25 августа 2020, 13:44
Как известно, возраст Земли оценивают примерно в 4,5 млрд лет, — именно тогда гравитационное притяжение вещества, которое осталось после формирования Солнца, позволило создать молодую планету.
Конечно, та Земля была совсем не похожа на планету, которая является нашим домом сегодня, и в течение миллиардов лет она была непригодна для жизни.
Кроме правильного расположения возле Солнца, одним из главных условий развития жизни на Земле было формирование ее ядра, — сперва жидкого вещества из различных сплавов железа, которое впоследствии превратилось в твердый шар в самом центре нашей планеты.
До недавнего времени исследователи не могли назвать точную дату формирования этого твердого ядра. Но на днях ученые из нескольких университетов Китая и США опубликовали результаты исследования, которые могут объяснить этот этап развития Земли.
Подпишитесь на NV Премиум и читайте без ограничений
Нам необходима ваша поддержка, чтобы заниматься качественной журналистикой
Для определения времени формирования твердого земного ядра авторы исследования воспроизвели эффект магнитного динамо, — генерации магнитного поля Земли из-за движения проводящей жидкости внутри нее.
В лабораторных условиях ученые проверили состояние железа под разными значениями температур и давления: в течение двух лет исследователи нагревали образец железа с помощью лазера между двух алмазных платформ и достигли условий, близких к условиям в ядре нашей планеты.
Чтобы измерить состояние железа ученые использовали давление в 170 гигапаскалей (в 170 млн раз выше атмосферного давления) и температуру в 2726 градусов Цельсия. При этом, давление от границ внешнего до границ внутреннего ядра колеблется в диапазоне 135−330 гигапаскалей, а температура там составляет 3700−5700 градусов Цельсия.
В этих условиях ученые смогли рассчитать верхний предел теплопроводимости жидкого железа и выяснить, сколько тепла оно могло сдерживать. Основываясь на этих данных, исследователи предположили, что затвердение внутреннего ядра Земли произошло в период 1−1,3 млрд лет назад.
Именно это ядро позволило сохранять высокие температуры внутри Земли и сформировать сильное магнитное поле нашей планеты, которое защищает все живое на ее поверхности от опасного солнечного излучения.
«Людям действительно интересно знать о происхождении геодинамо и силе магнитного поля, поскольку это способствует обитаемости нашей планеты», — сказал автор исследования, профессор Техасского университета в Остине Юнг-Фу Линь.
Ранее ученые предполагали, что твердое внутреннее ядро Земли сформировалось в период 4,5−1,3 млрд лет назад, а авторы некоторых исследований заявляли о кристаллизации ядра всего 565 млн лет назад.
Как уже писал НВ, несколько месяцев назад геологи из Дании заявили, что тяжелые изотопы железа мигрировать из внешнего слоя земного ядра в нижнюю мантию планеты.
Геологи пришли к такому выводу, смоделировав условия температуры и давления в области перехода ядра Земли в мантию. В таких условиях более тяжелые изотопы железа мигрируют туда, где температура и давление ниже — то есть в мантию.
Ученые пришли к выводу, что тяжелые изотопы железа накапливаются в мантии в течение миллионов лет, и со временем даже поднимаются выше, выходя на поверхность Земли в виде базальтовой лавы.