Maa magnetväli kaitseb meid surmava kosmilise kiirguse eest ja ilma selleta, nagu teate, ei saaks elu olla. Vedela raua liikumine planeedi välises südamikus, "geodünamo" nähtus, tekitab selle välja. Kuid kuidas see ilmus ja siis kogu Maa ajaloo jooksul seda säilitati, on teadlaste jaoks mõistatus. Carnegie ülikoolist Alexander Gontšarovi juhitud rühma poolt Nature's avaldatud uus töö heidab valgust selle uskumatult olulise geoloogilise moodustise ajaloole.
Meie planeet oli moodustatud tahkest materjalist, mis ümbritses noorust Päikest, ja aja jooksul vajus kõige tihedam materjal, raud, vajus sügavamale, moodustades kihid, millest me täna teame: südamik, mantel, koor. Praegu on sisemine südamik tahke rauast koos muude materjalidega, mis on kihistamise käigus pingutatud. Välimine südamik on vedela raua sulam ja selle liikumine tekitab magnetvälja.
Meie planeedi ja selle magnetvälja arenenud protsesside - ja mis veelgi olulisem - pidevat magnetvälja säilitava energia ühendamiseks on vaja sügavamat arusaama sellest, kuidas soojus toimub tahkes sisemises ja vedelas välises südamikus. Kuid need materjalid eksisteerivad ilmselt ainult kõige äärmuslikemates tingimustes: väga kõrgel temperatuuril ja väga kõrgel rõhul. Tuleb välja, et pealtnäha on nende käitumine hoopis teine.
"Otsustasime, et südamematerjalide soojusjuhtivust on hädavajalik otseselt mõõta südamiku omadega vastavates tingimustes," ütleb Gontšarov. "Sest muidugi ei saa me Maa tuumani jõuda ja ise proove võtta."
Teadlased on kasutanud instrumenti, mida nimetatakse teemandist alasi rakuks, et simuleerida planeedi südamiku tingimusi ja uurida, kuidas raud neis tingimustes soojust juhib. Teemant-alasi rakk surub kahe teemandi vahel kokku pisikesed materjaliproovid, tekitades laboris Maa sügavustest äärmise surve. Laser soojendab materjale tuumatemperatuurini.
Sellise "tuumalabori" abil suutis teadlaste meeskond uurida rauaproove temperatuuridel ja rõhul, mida leidub planeetide sees alates Merkuurist kuni Maani - rõhk 345 000–1,3 miljonit normaalset atmosfääri ja 1300–2700 kraadi Celsiust - ning mõista, kuidas nad soojust juhivad.
Leiti, et selliste rauaproovide soojusjuhtivus vastab Maa südamiku soojusjuhtivuse esialgsete hinnangute madalamale tasemele - vahemikus 18 kuni 44 vatti meetri kohta Kelvini kraadi kohta, ühikutes, mida teadlased selliste asjade mõõtmiseks kasutavad. See viitab sellele, et geodünamo ülalpidamiseks vajalik energia on alati olnud kättesaadav Maa ajaloo algusest peale.
"Südamiku soojusjuhtivuse paremaks mõistmiseks uurime tulevikus, kuidas südamikusse tõmmatud värvilised materjalid koos raua vajumisega mõjutavad meie planeedi termilisi protsesse," ütleb Gontšarov.
Reklaamvideo:
ILYA KHEL
