See, kas planeedil on magnetväli või mitte, on pikk tee selle kindlaksmääramiseks, kas see on asustatav või mitte. Kui Maal on tugev magnetosfäär, mis kaitseb elu kahjuliku kiirguse eest ja hoiab päikesetuule atmosfääri eemaldamisest, siis planeedi moodi Marss seda enam ei tee. Seetõttu läks see paksema atmosfääri ja vedela veega pinnast maailmast külma, kuivatatud kohta, nagu see praegu on.
Sel põhjusel on teadlased juba pikka aega püüdnud mõista, mis võimendab Maa magnetvälja. Siiani on olnud üksmeel, et see oli dünaamiefekt, mille tekitas Maa vedela välimise südamiku pöörlemine Maa pöörlemissuunas vastupidises suunas. Tokyo tehnikainstituudi uued uuringud viitavad aga sellele, et selle põhjuseks võib olla kristalliseerumine Maa tuumas.
Uuringu viisid läbi Tokyo Techi Maaeluteaduse Instituudi (ELSI) teadlased. Nende uuringu järgi, mis kannab pealkirja “Ränidioksiidi kristalliseerumine ja Maa tuuma kompositsiooniline evolutsioon”, ilmus hiljuti Loodus - energia, mis juhib Maa magnetvälja, võib olla rohkem seotud Maa tuuma keemilise koostisega.
Uurimisrühma jaoks valmistas erilist muret see, kui kiiresti Maa tuum jahtub geoloogilise aja jooksul - mida on juba mõnda aega arutatud. Ja dr Kei Hirose jaoks - Maa-eluteaduse instituudi direktor ja paberkandjal juhtiv autor - on see olnud elukestva jälituse osa. 2013. aasta uuringus jagas ta uuringutulemusi, mis näitasid, kuidas Maa tuum võib olla jahtunud märksa enam, kui seni arvati.
Ta ja tema meeskond jõudsid järeldusele, et pärast Maa moodustumist (4,5 miljardit aastat tagasi) võib tuum olla jahtunud koguni 1000 ° C (1832 ° F). Need leiud olid maateaduste kogukonna jaoks üsna üllatavad - viisid selleni, mida üks teadlane nimetas uueks tuumikparadoksiks. Lühidalt tähendaks see tuuma jahutamise kiirus seda, et Maa geomagnetilise välja säilitamiseks oleks vaja mõnda muud energiaallikat.
Lisaks sellele ja tuumajahutuse teemaga olid mõned lahendamata küsimused tuuma keemilise koostise kohta. Nagu dr Kei Hirose ütles Tokyo Techi pressiteates:
„Tuum on enamasti raud ja osa niklit, kuid sisaldab ka umbes 10% kergesulameid nagu räni, hapnik, väävel, süsinik, vesinik ja muud ühendid. Arvame, et samaaegselt on kohal palju sulameid, kuid me ei tea iga kandidaatide osakaalu. "
Selle lahendamiseks viisid Hirose ja tema kolleegid ELSI-st läbi katseseeria, kus mitmesugused sulamid allutati kuumuse ja rõhu tingimustele, mis olid sarnased Maa sisemusele. See koosnes teemant alasi kasutamisest tolmu suurusega sulamitest proovide pigistamiseks, et simuleerida kõrgsurvetingimusi, ja kuumutada neid seejärel laserkiirega, kuni need saavutasid äärmuslikud temperatuurid.
Varem on südamikus olevate rauasulamite uurimine keskendunud peamiselt raua-räni sulamitele või kõrge rõhu all olevatele raudoksiididele. Kuid oma katsete huvides otsustasid Hirose ja tema kolleegid keskenduda räni ja hapniku kombinatsioonile - mida arvatakse eksisteerivat välimises tuumas - ja uurida tulemusi elektronmikroskoobi abil.
Teadlased leidsid, et äärmise rõhu ja kuumuse tingimustes ühendati räni ja hapniku proovid ränidioksiidi kristallideks - mis olid oma koostiselt sarnased maapõues leiduva mineraalkvartsiga. Ergo, uuring näitas, et ränidioksiidi kristalliseerumine välimises südamikus oleks juba Hadeoni eoonist alates andnud tuuma konvektsiooniks piisava ujuvuse ja dünamoefekti.
Nagu selgitas ELSI liige ja uuringu kaasautor John Hernlund:
„See tulemus osutus oluliseks tuuma energeetika ja arengu mõistmiseks. Olime põnevil, sest meie arvutused näitasid, et ränidioksiidi kristallide kristalliseerumine südamikust võib anda tohutu uue energiaallika Maa magnetvälja toiteks. "
See uuring ei anna mitte ainult tõendusmaterjale niinimetatud “uue tuumkütuse paradoksi” lahendamiseks, vaid võib aidata ka mõista meie mõistmist, millised olid Maa ja varase Päikesesüsteemi kujunemise tingimused. Põhimõtteliselt, kui räni ja hapnik moodustavad aja jooksul välimises südamikus ränidioksiidi kristalli, siis varem või hiljem peatub protsess, kui südamik neist elementidest otsa saab.
Kui see juhtub, võime oodata, et kannatab Maa magnetväli, millel on drastilised tagajärjed Maa elule. Samuti aitab see piirata räni ja hapniku kontsentratsioone, mis olid tuumas Maa esmakordsel moodustamisel, mis võiks olla pikk tee meie teooriate teavitamiseks päikesesüsteemi moodustumisest.
Veelgi enam, see uurimistöö võib aidata geofüüsikutel kindlaks teha, kuidas ja millal teistel planeetidel (näiteks Marsil, Veenusel ja Merkuuril) olid endiselt magnetväljad (ja mis võib viia ideedeni, kuidas neid uuesti sisse lülitada). See võiks isegi aidata eksoplaneetide jahipidamise teadusrühmadel kindlaks teha, millistel eksoplaneetidel on magnetosfäärid, mis võimaldaks meil teada saada, millised päikesevälised maailmad võiksid olla elamiskõlblikud.
