" "
Utama BumiIni adalah Sains Sebenar. Kristal di Kuasa Teras Bumi Bidang Magnetiknya

Ini adalah Sains Sebenar. Kristal di Kuasa Teras Bumi Bidang Magnetiknya

Bumi : Ini adalah Sains Sebenar.  Kristal di Kuasa Teras Bumi Bidang Magnetiknya

Sama ada planet itu mempunyai medan magnet jauh ke arah menentukan sama ada ia boleh dihuni atau tidak. Sedangkan Bumi mempunyai magnetosfera yang kuat yang melindungi kehidupan dari sinaran berbahaya dan menjauhkan angin matahari daripada melepaskan atmosferanya, planet seperti Mars tidak lagi. Oleh itu, mengapa ia menjadi satu dunia dengan suasana yang lebih tebal dan air cair di permukaannya ke tempat yang sejuk dan kering di hari ini.

Atas sebab ini, saintis telah lama berusaha untuk memahami apa kuasa medan magnet Bumi. Sehingga kini, konsensus telah menjadi kesan dinamo yang diciptakan oleh inti luar cecair Bumi yang berputar dalam arah bertentangan putaran Bumi. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru dari Institut Teknologi Tokyo menunjukkan bahawa ia mungkin disebabkan oleh kehadiran penghabluran di teras Bumi.

Penyelidikan ini dijalankan oleh saintis dari Institut Sains Bumi-Hayat (ELSI) di Tokyo Tech. Menurut kajian mereka - bertajuk "Penghabluran Silikon Dioksida dan Evolusi Komposisi Teras Bumi", yang muncul baru-baru ini di Alam - tenaga yang memacu medan magnet Bumi mungkin lebih berkaitan dengan komposisi kimia teras Bumi.

Menggunakan anvil berlian dan laser, para penyelidik di Tokyo Tech menundukkan sampel silikon dan oksigen kepada keadaan yang sama dengan inti Bumi. Kredit: Sang-Heon Shim / Arizona State University

Keprihatinan khusus untuk pasukan penyelidikan adalah kadar teras bumi yang menyejukkan masa geologi - yang menjadi subjek perdebatan untuk beberapa waktu. Dan untuk Dr. Kei Hirose - pengarah Institut Sains Bumi-Hayat dan penulis utama di atas kertas - ia menjadi sesuatu usaha sepanjang hayat. Dalam satu kajian pada tahun 2013, beliau berkongsi hasil penyelidikan yang menunjukkan bagaimana inti bumi mungkin lebih sejuk daripada yang difikirkan sebelumnya.

Beliau dan pasukannya membuat kesimpulan bahawa sejak pembentukan Bumi (4.5 bilion tahun yang lalu), teras mungkin disejukkan sebanyak 1, 000 ° C (1, 832 ° F). Penemuan ini agak mengejutkan kepada masyarakat sains Bumi - yang membawa kepada apa yang dikatakan seorang ahli sains sebagai "Paradoks Panas Teras Baru". Singkatnya, kadar penyejukan teras ini bermakna bahawa beberapa sumber tenaga lain diperlukan untuk mengekalkan medan geomagnetik Bumi.

Di samping itu, dan berkaitan dengan masalah penyejukan teras, terdapat beberapa soalan yang tidak dapat diselesaikan mengenai komposisi kimia inti. Seperti kata Dr. Kei Hirose dalam kenyataan akhbar Tokyo Tech:

Inti kebanyakannya besi dan nikel, tetapi juga mengandungi kira-kira 10% aloi cahaya seperti silikon, oksigen, sulfur, karbon, hidrogen, dan sebatian lain. Kami fikir banyak aloi hadir serentak, tetapi kami tidak tahu bahagian setiap elemen calon

Arus magnet dan arus elektrik di dalam dan di sekitar Bumi menjana tenaga kompleks yang mempunyai kesan yang tidak dapat diukur pada kehidupan setiap hari. Kredit: ESA / ATG medialab

Untuk menyelesaikannya, Hirose dan rakan-rakannya di ELSI menjalankan satu siri eksperimen di mana pelbagai aloi tertakluk kepada keadaan panas dan tekanan yang serupa dengan yang ada di dalam bumi. Ini terdiri daripada menggunakan berlian berlian untuk memerah sampel aloi berukuran debu untuk mensimulasikan keadaan tekanan tinggi, dan kemudian memanaskannya dengan pancaran laser sehingga mereka mencapai suhu yang melampau.

Pada masa lalu, penyelidikan ke dalam aloi besi dalam inti telah memberi tumpuan terutamanya pada sama ada aloi silikon besi atau besi oksida pada tekanan tinggi. Tetapi demi eksperimen mereka, Hirose dan rakan-rakannya memutuskan untuk memberi tumpuan kepada gabungan silikon dan oksigen yang dipercayai wujud di teras luar dan memeriksa hasilnya dengan mikroskop elektron.

Apa yang ditemui penyelidik adalah bahawa di bawah keadaan tekanan dan haba melampau, sampel silikon dan oksigen digabungkan untuk membentuk kristal silikon dioksida yang sama dalam komposisi untuk kuarza mineral yang terdapat di kerak Bumi. Ergo, kajian itu menunjukkan bahawa penghabluran silikon dioksida di teras luar akan melepaskan keapungan yang mencukupi untuk perolakan teras kuasa dan kesan dynamo dari awal Hadean eon seterusnya.

Sebagai John Hernlund, juga seorang ahli ELSI dan pengarang bersama kajian itu, menjelaskan:

Hasil ini terbukti penting untuk memahami energetik dan evolusi inti. Kami sangat teruja kerana pengiraan kami menunjukkan bahawa penghabluran kristal silikon dioksida dari inti dapat memberikan sumber tenaga baru yang besar untuk menggerakkan medan magnet bumi.

Cross-section of Mars yang mendedahkan inti dalamannya. Marikh mesti mempunyai satu hari dalam bidang itu, tetapi sumber tenaga yang berkuasa telah dimatikan. Kredit: NASA / JPL / GSFC

Kajian ini bukan sahaja memberikan keterangan untuk membantu menyelesaikan "Paradoks Panas Teras Baru" yang dipanggil, ia juga boleh membantu memajukan pemahaman kita tentang keadaan seperti semasa pembentukan Bumi dan Sistem Suria awal. Pada dasarnya, jika silikon dan oksigen membentuk kristal silikon dioksida dalam inti luar dari masa ke masa, maka lambat laun, proses itu akan berhenti apabila inti terhenti daripada unsur-unsur ini.

Apabila itu berlaku, kita boleh mengharapkan medan magnet Bumi akan menderita, yang akan mempunyai implikasi yang drastik untuk kehidupan di Bumi. Ia juga membantu menimbulkan kekangan terhadap kepekatan silikon dan oksigen yang hadir di teras apabila Bumi mula terbentuk, yang dapat memanjangkan arah ke arah memberi tahu teori-teori kami tentang pembentukan Sistem Matahari.

Lebih-lebih lagi, penyelidikan ini dapat membantu ahli geofizik untuk menentukan bagaimana dan apabila planet lain (seperti Mars, Venus dan Mercury) masih mempunyai medan magnet (dan mungkin membawa kepada idea-idea bagaimana mereka dapat dikuasai semula). Ia juga boleh membantu pasukan sains eksperimen memburu yang menentukan exoplanet mana yang mempunyai magnetosphere, yang membolehkan kita untuk mengetahui dunia suria tambahan yang boleh dihuni.

Bacaan Lanjut: Tokyo Tech News, Nature .

Kategori:
Hangout Ruang Mingguan - 7 April 2017: Roundup Berita Mingguan
Messier 62 - Cluster Globular NGC 6266