Hvad har Earths core tilfælles med salatdressing? Måske dette

Et Yale-ledet hold af videnskabsmænd kan have fundet en ny faktor, der kan hjælpe med at forklare ebbe og strømning af Jordens magnetfelt – og det er noget, der er velkendt for enhver, der har lavet en vinaigrette til deres salat.

Jordens magnetfelt, produceret nær planetens centrum, har længe fungeret som en buffer fra den skadelige stråling fra solvinde, der udgår fra Solen. Uden den beskyttelse, livet på Jorden ville ikke have haft mulighed for at blomstre. Men vores viden om Jordens magnetfelt og dets udvikling er ufuldstændig.

I en ny undersøgelse offentliggjort 6. maj i Proceedings of the National Academy of Sciences , Yale lektor Kanani K.M. Lee og hendes team fandt ud af, at smeltede jernlegeringer, der indeholder silicium og oxygen, danner to forskellige væsker under forhold svarende til dem i Jordens kerne. Det er en proces kaldet ublandbarhed.

"Vi observerer ofte væskeublandbarhed i hverdagen, som når olie og eddike skilles i salatdressing. Det er overraskende, at væskefaseseparation kan forekomme, når atomer tvinges meget tæt sammen under det enorme pres fra Jordens kerne, " sagde Yale kandidatstuderende Sarah Arveson, undersøgelsens hovedforfatter.

Ublandbarhed i komplekse smeltede legeringer er almindelig ved atmosfærisk tryk og er blevet veldokumenteret af metallurger og materialeforskere. Men undersøgelser af ikke -blandbare legeringer ved højere tryk har været begrænset til tryk, der findes i Jordens øvre kappe, placeret mellem jordskorpen og dens kerne.

Endnu dybere, 2, 900 kilometer under overfladen, er den ydre kerne - mere end 2, 000 kilometer tykt lag smeltet jern. Det er kilden til planetens magnetfelt. Selvom denne varme væske ruller kraftigt, når den konvekterer, gør den ydre kerne for det meste godt blandet, den har et tydeligt væskelag i toppen. Seismiske bølger, der bevæger sig gennem den ydre kerne, bevæger sig langsommere i dette øverste lag, end de gør i resten af ​​den ydre kerne.

Forskere har tilbudt flere teorier for at forklare dette langsomme væskelag, herunder ideen om, at ublandbare jernlegeringer danner lag i kernen. Men der har ikke været noget eksperimentelt eller teoretisk bevis for at bevise det indtil nu.

Ved hjælp af laseropvarmet, diamant-ambolt celle eksperimenter for at generere høje tryk, kombineret med computersimuleringer, det Yale-ledede team reproducerede forhold fundet i den ydre kerne. De demonstrerede to forskellige, smeltede væskelag:et iltfattigt, jern-silicium væske og en jern-silicium-oxygen væske. Fordi jern-silicium-ilt laget er mindre tæt, det stiger til toppen, danner et iltrigt lag af væske.

"Vores undersøgelse præsenterer den første observation af ikke-blandbare smeltede metallegeringer under så ekstreme forhold, antyder, at ublandbarhed i metalliske smelter kan være fremherskende ved høje tryk, " sagde Lee.

Forskerne sagde, at resultaterne tilføjer en ny variabel til at forstå forholdene på den tidlige Jord, samt hvordan videnskabsmænd fortolker ændringer i Jordens magnetfelt gennem historien.

Yderligere forfattere til undersøgelsen er Jie Deng fra Yale og Bijaya Karki fra Louisiana State University.