«Экстремальные» лабораторные эксперименты показали, что внутреннее твердое ядро и геомагнитное поле нашей планеты появились около 1-1,3 миллиарда лет назад.
Массивное железо-никелевое ядро нашей планеты разделяется на внутреннее твердое и внешнее жидкое. Конвекционный перенос тепла из центра к поверхности Земли заставляет жидкое ядро постоянно перемешиваться. Считается, что именно движения этой проводящей жидкости создают глобальное магнитное поле, которое защищает планету и жизнь на ней от постоянной и смертельно опасной бомбардировки потоками космических частиц.
На молодой Земле этот механизм «геомагнитного динамо» еще не действовал: внутреннее ядро сформировалось намного позднее самой планеты — по разным оценкам, от 500 миллионов до четырех миллиардов лет назад. Авторы новой статьи, опубликованной в журнале Physical Review Letters, сообщают, что им удалось сузить этот диапазон до более приемлемого — 1-1,3 миллиарда лет.
Профессор Техасского университета в Остине Цзнюньфу Линь (Jung-Fu Lin) и его коллеги провели лабораторные эксперименты, изучив тепло- и электропроводящие свойства железа при огромной температуре (3000 кельвинов) и давлении, существующем во внутреннем ядре нашей планеты — вплоть до 170 ГПа, более чем в тысячу раз больше, чем на дне Марианского желоба, и в миллион раз больше, чем атмосферное давление.
Крошечные образцы разогревались лазерными импульсами и сдавливались между парой алмазных «наковален». Эксперимент помог оценить вклад в работу «геомагнитного динамо» различных факторов и подтвердил, что сегодня оно поддерживается за счет переноса и вещества, и тепловых потоков.
Кроме того, работа позволила рассчитать интенсивность этого переноса у молодой Земли и точнее оценить момент, в который недра планеты достаточно остыли и в них началась конденсация твердого ядра. И действительно: обозначенный учеными промежуток (1-1,3 миллиарда лет назад) коррелирует с резким всплеском силы магнитного поля планеты, который обнаруживается по ферромагнитным минералам.