Tanpa medan magnet bumi, haiwan yang berhijrah kehilangan jalan dan navigasi untuk segala-galanya dari kapal kepada Boy Scouts tidak berguna. Tetapi walaupun pentingnya, proses yang menguasai medan magnet planet kekal sebagai misteri. Gagasan berlimpah, tetapi tidak ada seorang pun yang dapat menjelaskan usia medan magnet Bumi. Sekarang, kajian baru mungkin mempunyai kunci ketidakkonsistenan ini: magnesium yang rendah hati.
Kandungan Terkait
- Medan magnet bumi adalah sekurang-kurangnya empat bilion tahun
- Bumi Mungkin Menjadi Magnetik Selepas Makan Objek Seperti Merkuri
Pembentukan teras cair bumi menghasilkan arus elektrik yang menghasilkan medan magnet planet dalam proses yang dipanggil dynamo.
"Sekiranya anda tidak mempunyai pergerakan ini, medan magnet bumi akan merosot, dan ia akan mati kira-kira sepuluh juta tahun, " kata Joseph O'Rourke, penyelidik pasca doktoral di Institut Teknologi California di Pasadena.
Tetapi apa kuasa gerakan ini tidak jelas. Pemejalan yang perlahan dalam teras dalaman dan kerap radioaktif bumi-dua hipotesis utama-tidak boleh menghasilkan tenaga yang cukup untuk menggerakkan medan magnet selagi ia berada di sekitar.
Rekod-rekod rock menunjukkan medan magnet Bumi adalah sekurang-kurangnya 3.4 bilion tahun, dan mungkin setua hingga 4.2 bilion tahun. Penyejukan teras batin hanya akan memberikan tenaga bernilai satu bilion tahun untuk medan magnet. Dan tidak ada bahan radioaktif yang cukup di teras bumi untuk hipotesis peluruhan untuk berfungsi, kata Francis Nimmo, seorang saintis planet di University of California, Santa Cruz.
Dalam satu kajian baru, yang diterbitkan dalam jurnal Nature Nature, O'Rourke dan David Stevenson, ahli sains planet di Caltech, mencadangkan satu mekanisme kimia baru untuk menubuhkan perbezaan di dalam bumi untuk memacu geoderma.
Menggunakan model komputer, pasangan itu menunjukkan bahawa selepas kesan raksasa yang dibombardir di Bumi awal, sejumlah kecil unsur magnesium dapat dibubarkan dalam inti kaya besi.
"Bumi terbentuk dalam satu siri perlanggaran gergasi yang sangat ganas yang boleh memanaskan mantel itu hingga suhu setinggi 7, 000 Kelvin [12, 140 darjah Fahrenheit], " kata O'Rourke. "Pada suhu itu, unsur yang tidak biasanya [bercampur dengan] besi, seperti magnesium, akan menjadi besi."
Tetapi kerana magnesium hanya larut dalam besi pada suhu tinggi, kerana teras Bumi sejuk, magnesium akan mendakan, atau "salji keluar, " teras luar sebagai aloi kaya magnesium. Aloi-aloi itu dibawa ke sempadan teras-mantel.
"Apabila anda menarik aloi kaya magnesium dari teras, apa yang ketinggalan adalah lebih padat, " kata O'Rourke. Memusatkan massa seperti yang melepaskan tenaga graviti yang boleh berfungsi sebagai sumber kuasa alternatif untuk dinamo, dia menjelaskan.
Menurut O'Rourke dan Stevenson, mekanisme mendakan magnesium mereka dapat menguasai geodynamo selama berbilion tahun sehingga inti batin mulai menyejukkan dan menguatkan, yang menurut anggaran sekarang terjadi sekitar satu bilion tahun yang lalu. Pada ketika itu, kedua-dua proses itu boleh mula bekerja seiring dengan kuasa medan magnet Bumi, kata O'Rourke.
"Pemendakan magnesium boleh memacu konvensinya [besi] dari bahagian atas inti, sedangkan pelepasan elemen cahaya dari inti dalam [dari pemejaian] dapat memacu perolakan dari bawah, " katanya.
Ahli sains planet Nimmo, yang tidak terlibat dalam kajian itu, mengatakan bahawa dia suka hipotesis pemendapan magnesium kerana ia hanya membuat dua anggapan: Bahawa Bumi menjadi panas semasa kesan raksasa, dan semasa kesan gergasi, teras logam dari impactor itu terdedah untuk bahan silikat silikat.
"Assumption salah satu sukar untuk berhujah, walaupun tepat bagaimana panas ia mendapat tidak pasti, " kata Nimmo. Asumsi dua adalah agak kurang selamat, katanya, tetapi kebanyakan saintis bersetuju bahawa sebagai badan berbatu bertembung dengan Bumi awal, beberapa unsur dari mereka yang berpengaruh, seperti magnesium, akan dipindahkan ke mantel. "Apabila anda membuat kedua-dua andaian, segala-galanya secara semula jadi."
Sekarang, Nimmo berkata, semua yang kita perlukan adalah percubaan untuk menguji idea O'Rourke dan Stevenson. "Kajian mereka didasarkan pada ramalan komputasi bagaimana magnesium harus dibahagikan sebagai fungsi suhu, " kata Nimmo.
Sesetengah penyelidik sudah mengusahakan percubaan-percubaan tersebut, jadi hanya mungkin masa sebelum para saintis berhenti di apa yang membuat tanda magnetik Bumi.
"Proses kami dapat menerangkan bukan sahaja bagaimana kerja dinamo pada masa lalu, " kata O'Rourke, "tapi [bagaimana] ia masih boleh beroperasi hari ini."
