Ученые узнали, при каких условиях у Земли могло появиться мощное магнитное поле

Просмотров: 555

© Pinhead Studio/Shutterstock/FOTODOM

27 февраля 2020 г.

Физики просчитали свойства силикатных пород при сверхвысоких температурах и давлениях и пришли к выводу, что они должны проводить электричество почти так же хорошо, как это делают металлы. Это объясняет существование мощного магнитного поля в первые эпохи жизни планеты, пишут ученые в статье для научного журнала Nature Communications.

"Магнитное поле Земли существует уже как минимум 3,4 млрд. лет, однако мы до сих пор не знаем, как оно возникло. Ядро юной планеты было окружено океаном из расплавленных силикатов, которые оставались в подобном виде более миллиарда лет. Наши расчеты показывают, что это море магмы было главным источником магнитного поля Земли в архейскую эру", – пишут ученые.

В последние годы планетологи и геологи активно пытаются понять, когда наша планета обзавелась мощным магнитным полем. Оно защищает Землю от действия солнечного ветра, частицы которого "обдирают" атмосферу планеты и помогают влаге из нее испаряться в космос, а также мешает достигать поверхности космическим лучам, которые повреждают ДНК клеток и мешают формированию сложных молекул, которые нужны для зарождения жизни.

Точно определить время появления магнитного поля у Земли практически невозможно, так как породы того времени практически не сохранились в ее недрах. Пять лет назад геологи нашли намеки на то, что достаточно сильный "магнитный щит" у нашей планеты появился очень рано, фактически с момента ее возникновения, примерно 4,2 млрд. лет назад. Подобные открытия не убедили скептиков, и споры вокруг времени появления магнитного поля Земли продолжаются до сих пор.

 

ти дискуссии во многом связаны с тем, что физики и геологи долгое время предполагали, что мощное магнитное поле у Земли существует благодаря тому, что в ее жидком расплавленном ядре есть твердая внутренняя часть. Она возникла, по разным оценкам ученых, не раньше, чем 3,6 млрд. лет назад, или даже значительно позже, около 1 млрд. лет назад.

Магнитные океаны магмы

Просчитывая свойства различных горных пород, из которых состояла первичная материя Земли в то время, когда она еще не успела застыть и превратиться в привычную нам земную кору и мантию, физики из Великобритании и США нашли возможное объяснение тому, как мощное магнитное поле Земли могло существовать до появления твердого ядра.

Ученых интересовало то, как сильно изменятся физические характеристики этих соединений при экстремально высоких давлениях и температурах, близких к тем, которые сейчас наблюдаются внутри ядра и на его границе с мантией. Чтобы просчитать подобные свойства, геологи использовали алгоритмы, опирающиеся на законы квантовой механики. Они могут очень точно просчитывать то, как меняются свойства различных материалов при изменении условий среды.

Расчеты указали, что у силикатных пород очень высокая электропроводность при температурах примерно в 4-5 тыс. °С и давлениях больше атмосферного в сотни тысяч раз. Они несколько уступают в этом отношении железу и другим металлам, однако превосходят современные породы мантии и коры в сотни и тысячи раз.

Подобного уровня электропроводности, как показывают выкладки исследователей, вполне хватает для того, чтобы породить магнитное поле той мощности, следы которого "отпечатались" в породах архейской эпохи возрастом в 3,4 млрд. лет. В этом случае источником поля мог быть круговорот силикатных пород, которые циркулировали внутри недр планеты по примерно по таким же принципам, что и потоки железа в современном ядре Земли.

Как отмечают исследователи, конфигурация такого магнитного поля должна была несколько отличаться от его современной структуры. В частности, разница в его силе на экваторе и в приполярных регионах может быть значительно менее выражена. Кроме того, у древнего магнитного поля могло быть не два, а больше полюсов.

Вдобавок, ученые предполагают, что магнитные поля аналогичного рода могут существовать у крупных двойников Земли у далеких звезд, чьи магматические океаны будут застывать значительно дольше из-за того, что они гораздо больше. Поиски и открытие таких планет, как надеются ученые, смогут дополнительно подтвердить их теории.

 Источник: Nauka.tass.ru

Печать

Joomla SEF URLs by Artio