Секрети з ядра. Вчені переглянули вік Землі завдяки унікальному експерименту
Наукпоп25 серпня 2020, 13:44
Як відомо, вік Землі оцінюють приблизно в 4,5 млрд років, - саме тоді гравітаційне тяжіння речовини, що залишилась після формування Сонця, дозволило створити молоду планету.
Звичайно, та Земля була зовсім не схожа на планету, яка є нашим будинком сьогодні, і протягом мільярдів років вона була непридатна для життя.
Крім правильного розташування біля Сонця, однією з головних умов розвитку життя на Землі було формування її ядра, - спершу рідкої речовини з різних сплавів заліза, яка згодом перетворилася на тверду кулю у самому центрі нашої планети.
До недавнього часу дослідники не могли назвати точну дату формування цього твердого ядра. Але днями вчені з декількох університетів Китаю і США опублікували результати дослідження, які можуть пояснити цей етап розвитку Землі.
Передплатіть NV Преміум та читайте без обмежень
Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою
Для визначення часу формування твердого земного ядра автори дослідження відтворили ефект магнітного динамо, - генерації магнітного поля Землі через рух провідної рідини всередині неї.
У лабораторних умовах вчені перевірили стан заліза під різними значеннями температур і тиску: протягом двох років дослідники нагрівали зразок заліза за допомогою лазера між двох алмазних платформ і досягли умов, близьких до умов у ядрі нашої планети.
Щоб виміряти стан заліза вчені використовували тиск у 170 гігапаскалів (в 170 млн разів вище атмосферного тиску) і температуру у 2726 градусів Цельсія. При цьому, тиск від кордонів зовнішнього до кордонів внутрішнього ядра коливається у діапазоні 135-330 гігапаскалів, а температура там становить 3700-5700 градусів Цельсія.
У цих умовах вчені змогли розрахувати верхню межу теплопровідності рідкого заліза і з'ясувати, скільки тепла воно могло стримувати. Грунтуючись на цих даних, дослідники припустили, що затвердіння внутрішнього ядра Землі відбулося в період 1-1,3 млрд років тому.
Саме це ядро дозволило зберігати високі температури всередині Землі і сформувати сильне магнітне поле нашої планети, яке захищає все живе на її поверхні від небезпечного сонячного випромінювання.
«Людям дійсно цікаво знати про походження геодинамо і силу магнітного поля, оскільки це сприяє населеності нашої планети», - сказав автор дослідження, професор Техаського університету у Остіні Юнг-Фу Лінь.
Раніше вчені припускали, що тверде внутрішнє ядро Землі сформувалося у період 4,5-1,3 млрд років тому, а автори деяких досліджень заявляли про кристалізацію ядра всього 565 млн років тому.
Як уже писав НВ, кілька місяців тому геологи з Данії заявили, що важкі ізотопи заліза мігрувати з зовнішнього шару земної ядра у нижню мантію планети.
Геологи дійшли таких висновків, змоделювавши умови температури і тиску у області переходу ядра Землі у мантію. У таких умовах важкіші ізотопи заліза мігрують туди, де температура і тиск нижче - тобто у мантію.
Вчені дійшли висновку, що важкі ізотопи заліза накопичуються у мантії протягом мільйонів років, і з часом навіть піднімаються вище, виходячи на поверхню Землі у вигляді базальтової лави.