Hoe heeft de aarde een marsachtig lot vermeden? Oude rotsen bevatten aanwijzingen

Ongeveer 1800 mijl onder onze voeten genereert het ronddraaien van vloeibaar ijzer in de buitenste kern van de aarde het beschermende magnetische veld van onze planeet. Dit magnetische veld is onzichtbaar maar essentieel voor het leven op aarde omdat het de planeet beschermt tegen de zonnewind – stralingsstromen van de zon.

Ongeveer 565 miljoen jaar geleden, echter, magnetisch veldZijn kracht is vandaag gedaald tot 10 procent van zijn kracht. Toen stuiterde het veld op mysterieuze wijze terug en herwon het zijn kracht vóór de Cambrische explosie van meercellig leven op aarde.

Wat zorgde ervoor dat het magnetische veld kaatste?

Volgens nieuw onderzoek door wetenschappers van de Universiteit van Rochester vond deze regeneratie plaats binnen enkele tientallen miljoenen jaren – snel op geologische tijdschalen – en viel samen met de vorming van de vaste binnenkern van de aarde, wat suggereert dat de kern waarschijnlijk een directe oorzaak is .

“De binnenkern is erg belangrijk”, zegt John Tarduno, hoogleraar geofysica bij de afdeling Aard- en Milieuwetenschappen en decaan van kunst, wetenschappen en technisch onderzoek in Rochester. “Net voordat de binnenkern begon te groeien, stond het magnetische veld op het punt in te storten, maar zodra de binnenkern begon te groeien, werd het veld vernieuwd.”

In de krant gepubliceerd in Verbindingen met de natuurIn dit artikel identificeerden de onderzoekers verschillende belangrijke data in de geschiedenis van de binnenkern, waaronder een nauwkeurigere schatting van de leeftijd. Het onderzoek geeft aanwijzingen over de geschiedenis en toekomstige ontwikkeling van de aarde en hoe deze een bewoonbare planeet werd, evenals de evolutie van andere planeten in het zonnestelsel.

Ontgrendel de informatie in de oude rotsen

De aarde is opgebouwd uit lagen: de korst waar het leven bestaat; De mantel, de dikste laag op aarde; De gesmolten buitenkern en de vaste binnenkern, die op zijn beurt bestaat uit een buitenkern en een diepere binnenkern.

Het magnetische veld van de aarde wordt gecreëerd in de buitenste kern, waar het vloeibaar ijzer laat roteren elektrische stromenHet drijft een fenomeen aan dat de geodynamo wordt genoemd en dat het magnetische veld produceert.

Vanwege de relatie van het magnetische veld met de kern van de aarde, proberen wetenschappers al tientallen jaren te bepalen hoe het magnetisch veld en de kern van de aarde in de loop van de geschiedenis van onze planeet zijn veranderd. Ze kunnen het magnetische veld niet direct meten vanwege de locatie en extreme temperaturen van de materialen in de kern. Gelukkig bevatten mineralen die naar het aardoppervlak opstijgen minuscule magnetische deeltjes die de richting en intensiteit van het magnetische veld vergrendelen als de mineralen afkoelen uit hun gesmolten toestand.

Om de levensduur en groei van de binnenkern beter te beperken, gebruikten Tarduno en zijn team koolstofdioxide₂ In vitro laser en supergeleidend kwantuminterferentieapparaat (SQUID) om veldspaatkristallen van anorthosietgesteenten te analyseren. Deze kristallen hebben kleine magnetische naalden aan de binnenkant die “ideale magnetische recorders” zijn, zegt Tarduno.

Door magnetisme te bestuderen dat gevangen zit in oude kristallen – een veld dat bekend staat als paleomagnetisme – hebben onderzoekers twee belangrijke nieuwe data geïdentificeerd in de geschiedenis van de binnenkern:

• 550 miljoen jaar geleden: De tijd dat het magnetische veld zich snel begon te regenereren na een ineenstorting, ongeveer 15 miljoen jaar daarvoor. Onderzoekers schrijven de snelle regeneratie van het magnetische veld toe aan de vorming van a massief binnenstaal die de gesmolten buitenste kern herlaadde en de sterkte van het magnetische veld herstelde.
• 450 miljoen jaar geleden: De tijd dat de structuur van de groeiende binnenkern veranderde, waarmee de grens tussen de binnen- en buitenkern werd aangegeven. Deze veranderingen in de binnenkern vallen samen met veranderingen op ongeveer hetzelfde moment in de structuur van de bovenste plank, als gevolg van: tektonische platen op het dak.

“Omdat we de leeftijd van de binnenkern nauwkeuriger hebben ingeperkt, kunnen we onderzoeken of de huidige binnenkern eigenlijk uit twee delen bestaat”, zegt Tarduno. “De bewegingen van de tektonische platen op het aardoppervlak hadden indirect invloed op de binnenkern, en de geschiedenis van deze bewegingen is diep in de aarde ingeprent in de structuur van de binnenkern.”

Vermijd een Marsachtig lot

Een beter begrip van de dynamiek en groei van de binnenkern en het magnetische veld heeft belangrijke implicaties, niet alleen bij het onthullen van het verleden van de aarde en het voorspellen van haar toekomst, maar ook bij het onthullen van de manieren waarop andere planeten magnetische schilden kunnen vormen en de omstandigheden kunnen handhaven die nodig zijn om leven in de haven.

Onderzoekers geloven dat bijvoorbeeld Mars ooit een magnetisch veld had, maar dat veld verdween, waardoor de planeet kwetsbaar werd. zonnewind En het oppervlak zonder oceanen. Hoewel het onduidelijk is of de afwezigheid van een magnetisch veld ertoe zal leiden dat de aarde hetzelfde lot zal ondergaan, “zal de aarde zeker veel verliezen Water “Als het magnetisch veld van de aarde niet was vernieuwd, zou de planeet droger zijn geweest en veel anders zijn dan de huidige planeet”, zegt Tarduno.

Met betrekking tot de evolutie van planeten onderstreept het onderzoek het belang van het magnetische schild en een mechanisme voor het behoud ervan, zegt hij.

“Dit onderzoek benadrukt echt de noodzaak om zoiets als groei te hebben De innerlijke kern dat een magnetisch veld in stand houdt gedurende de levensduur – enkele miljarden jaren – van een planeet. ”