Zemské pevné železné vnitřní jádro roste rychleji než druhá strana

Nová studie ukazuje, že pevné železné vnitřní jádro Země rostlo rychleji než druhá strana po více než 500 milionů let.

V Indonésii roste pod Bandovým mořem rychleji než v Brazílii, říkají seismologové z Kalifornské univerzity v Berkeley, kteří tento fenomén zkoumali, ale tento nerovnoměrný růstový model nenechal jádro nevyvážené.

Gravitace rovnoměrně rozložila nový růst, tvořený železnými krystaly, které se tvoří, když roztavené železo začíná ochlazovat, a udržuje tak sférické vnitřní jádro.

Tým uvedl, že i když to nenechává jádro nevyvážené, nerovnoměrné tempo růstu naznačuje, že něco ve vnějším jádru v Indonésii odvádí teplo z vnitřního jádra rychleji než v Brazílii na druhé straně planety . .

Vědci tvrdí, že objev jim pomohl „stanovit poměrně volnou hranici“ pro věk vnitřního jádra, mezi půl miliardou a 1,5 miliardami let.

Tyto limity stáří tvrdého jádra Země by mohly vědcům pomoci dozvědět se více o magnetickém poli, které nás chrání před škodlivým slunečním zářením.

„Může to pomoci debatě o tom, jak bylo magnetické pole vytvořeno před přítomností pevného vnitřního jádra,“ uvedla spoluautorka studie Barbara Romanovich.

„Víme, že magnetické pole bylo již asi před 3 miliardami let, takže v té době musely být ve vnějším jádru poháněny konvekcí jiné procesy.“

Mladý věk vnitřního jádra, na počátku dějin Země, může znamenat, že vroucí teplo kapalného jádra pocházelo ze světelných prvků odloučených od železa, nikoli od krystalizace železa, kterou dnes vidíme.

„Spory o stáří vnitřního jádra probíhají již dlouhou dobu,“ řekl Daniel Frost, vědecký pracovník projektu.

Složitost je: Pokud vnitřní jádro dokázalo existovat pouze 1,5 miliardy let, na základě toho, co víme o tom, jak ztrácí teplo a jak se zahřívá, odkud pochází nejstarší magnetické pole?

„Odtud pochází myšlenka na rozmrazené světelné prvky, které pak zmrznou.“

Frost vysvětluje, že asymetrický růst vnitřního jádra, které roste různou rychlostí na každé straně planety, vysvětluje tři desetiletí starou záhadu.

Tajemství spočívá v tom, že krystalizované železo v jádru se jeví pravděpodobněji zarovnané na západ než na východ od rotační osy Země.

Mapa zobrazující seismometry (trojúhelníky), které vědci měřili seismické vlny od zemětřesení (kruhů) ke studiu vnitřního jádra Země

Tým říká, že vědci očekávají, že krystaly budou orientovány náhodně, než aby jim dávaly přednost jedné straně planety před druhou.

Ve snaze vysvětlit pozorování vytvořili počítačový model růstu krystalů ve vnitřním jádru.

Jejich model zahrnoval geodynamický růst, jak se deformují a formují materiály na Zemi a mineralofyzika železa při vysokém tlaku a vysoké teplotě.

„Nejjednodušší model vypadá neobvykle – že vnitřní jádro je asymetrické,“ řekl Frost.

Západní strana vypadá odlišně od východní až do středu, nejen v horní části vnitřního jádra, jak někteří navrhli. Jediným způsobem, jak to můžeme vysvětlit, je, že jedna strana roste rychleji než druhá.

Model popisuje, jak asymetrický růst – asi o 60 procent vyšší na východě než na západě – může přednostně orientovat železné krystaly podél osy otáčení, s větším vyrovnáním na západě než na východě.

„To, co v tomto článku navrhujeme, je nerovnovážný model pevné konvekce ve vnitřním jádru, který sladí seismická pozorování s věrohodnými geodynamickými okrajovými podmínkami,“ řekl Romanovič.

Tým uvedl, že i když to nenechává jádro nevyvážené, nerovnoměrné tempo růstu naznačuje, že něco ve vnějším jádru v Indonésii odvádí teplo z vnitřního jádra rychleji než v Brazílii na druhé straně planety .

READ  Co by rodiče s neočkovanými dětmi měli vědět o variantě Delta tohoto léta

Podloží se skládá z vrstev jako cibule. Pevné vnitřní jádro železo-niklu má poloměr 745 mil, neboli asi tři čtvrtiny velikosti Měsíce, a je obklopeno tekutým vnějším jádrem z roztaveného železo-niklu o tloušťce asi 1 500 mil.

Vnější jádro je obklopeno pokrývkou horké horniny o tloušťce 1 800 mil a pokryté tenkou, studenou skalní kůrou na povrchu.

Konvekce nastává jak ve vnějším jádru, které pomalu vaří, jak teplo z krystalizovaného železa uniká z vnitřního jádra, tak v plášti, kde se horké horniny pohybují vzhůru a přenášejí toto teplo ze středu planety na povrch.

Nový model pro seismology na Kalifornské univerzitě v Berkeley naznačuje, že vnitřní jádro Země roste rychleji na její východní straně (nalevo) než na západě. Gravitace neutralizuje asymetrický růst tlačením krystalů železa směrem k severnímu a jižnímu pólu (šipky)

Silný varný pohyb vnějšího jádra vytváří magnetické pole Země.

Podle počítačového modelu Frosta, jak železné krystaly rostou, gravitace přerozděluje přerůstání mezi východem a západem uvnitř vnitřního jádra.

Zjistili, že pohyb krystalů ve vnitřním jádru, blízko bodu tání železa, srovnává krystalovou mřížku s osou otáčení Země – vedoucí více na západ než na východ.

Model správně předpovídá nová pozorování vědců o dobách seismických vln procházejících vnitřním jádrem.

Anizotropie nebo rozdíl v dobách cestování rovnoběžných a kolmých k ose otáčení se zvyšuje s hloubkou.

Nejsilnější kontrast odpovídá směru osy rotace Země na západ asi 250 mil.

Model růstu vnitřního jádra také poskytuje limity pro poměr nikl-železo ve středu Země, řekl Frost.

Jeho model přesně nereprodukuje seismická pozorování, pokud nikl netvoří mezi čtyřmi a osmi procenty vnitřního jádra.

To se blíží procentu kovových meteoritů, které kdysi byly jádrem trpasličích planet v naší sluneční soustavě.

Model také říká geologům, jak viskózní je vnitřní jádro nebo tekutina.

„Navrhujeme, aby viskozita vnitřního jádra byla relativně velká,“ řekl Romanovich.

Toto je „vstupní parametr zajímavý geodynami, kteří studují procesy dynama ve vnějším jádru“.

Výsledky budou prezentovány v časopise Nature Geoscience.