Ny forskning viser bevis for et stærkt tidligt magnetfelt omkring Jorden

Dybt inde på jorden, hvirvlende flydende jern genererer vores planets beskyttende magnetfelt. Dette magnetfelt er usynligt, men er afgørende for livet på Jordens overflade:det beskytter planeten mod skadelig solvind og kosmiske stråler fra solen.

I betragtning af vigtigheden af ​​det magnetiske felt, videnskabsmænd har forsøgt at finde ud af, hvordan feltet har ændret sig gennem Jordens historie. Den viden kan give ledetråde til at forstå Jordens fremtidige udvikling, samt udviklingen af ​​andre planeter i solsystemet.

Ny forskning fra University of Rochester giver bevis for, at det magnetiske felt, der først blev dannet omkring Jorden, var endnu stærkere, end forskerne tidligere troede. Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet PNAS , vil hjælpe videnskabsmænd med at drage konklusioner om bæredygtigheden af ​​Jordens magnetiske skjold, og hvorvidt der er andre planeter i solsystemet med de nødvendige betingelser for at huse liv.

"Denne forskning fortæller os noget om dannelsen af ​​en beboelig planet, " siger John Tarduno, William R. Kenan, Jr., professor i jord- og miljøvidenskab og dekan for forskning for kunst, Videnskaber, og Engineering hos Rochester. "Et af de spørgsmål, vi ønsker at besvare, er, hvorfor Jorden udviklede sig, som den gjorde, og dette giver os endnu flere beviser på, at den magnetiske afskærmning blev registreret meget tidligt på planeten."

Jordens magnetfelt i dag

Dagens magnetiske skjold er genereret i Jordens ydre kerne. Den intense varme i Jordens tætte indre kerne får den ydre kerne – sammensat af flydende jern – til at hvirvle og kværne, generere elektriske strømme, og driver et fænomen kaldet geodynamo, som driver Jordens magnetfelt. Strømmene i den flydende ydre kerne er stærkt påvirket af den varme, der strømmer ud af den faste indre kerne.

På grund af materialernes placering og ekstreme temperaturer i kernen, Forskere er ikke i stand til direkte at måle magnetfeltet. Heldigvis, mineraler, der stiger til jordens overflade, indeholder bittesmå magnetiske partikler, der låser sig i magnetfeltets retning og intensitet på det tidspunkt, hvor mineralerne afkøles fra deres smeltede tilstand.

Brug af ny palæomagnetisk, elektronmikroskop, geokemiske, og palæointensitetsdata, forskerne daterede og analyserede zirkonkrystaller - de ældste kendte terrestriske materialer - indsamlet fra steder i Australien. Zirkonerne, som er omkring to tiendedele af en millimeter, indeholder endnu mindre magnetiske partikler, der låser jordens magnetisering på det tidspunkt, hvor zirkonerne blev dannet.

Jordens magnetfelt for 4 milliarder år siden

Tidligere forskning udført af Tarduno fandt ud af, at Jordens magnetfelt er mindst 4,2 milliarder år gammelt og har eksisteret næsten lige så længe som planeten. Jordens indre kerne, på den anden side, er en forholdsvis ny tilføjelse:den blev til for kun omkring 565 millioner år siden, ifølge forskning offentliggjort af Tarduno og hans kolleger tidligere i år.

Mens forskerne oprindeligt troede, at Jordens tidlige magnetfelt havde en svag intensitet, de nye zirkondata tyder på et stærkere felt. Men, fordi den indre kerne endnu ikke var dannet, det stærke felt, der oprindeligt udviklede sig for 4 milliarder år siden, må have været drevet af en anden mekanisme.

"Vi tror, ​​at mekanismen er kemisk udfældning af magnesiumoxid i Jorden, " siger Tarduno.

Magnesiumoxidet blev sandsynligvis opløst af ekstrem varme relateret til det gigantiske nedslag, der dannede Jordens måne. Efterhånden som jordens indre afkøles, magnesiumoxid kan udfældes, kørsel af konvektion og geodynamoen. Forskerne mener, at den indre Jord til sidst udtømte magnesiumoxidkilden til det punkt, at magnetfeltet næsten kollapsede fuldstændigt for 565 millioner år siden.

Men dannelsen af ​​den indre kerne gav en ny kilde til at drive geodynamoen og det planetariske magnetiske skjold, Jorden har i dag.

Et magnetfelt på Mars

"Dette tidlige magnetfelt var ekstremt vigtigt, fordi det beskyttede atmosfæren og vandfjernelsen fra den tidlige Jord, da solvindene var mest intense, " siger Tarduno. "Mekanismen for feltgenerering er næsten helt sikkert vigtig for andre kroppe som andre planeter og exoplaneter."

En førende teori, for eksempel, er det Mars, som Jorden, havde et magnetfelt tidligt i sin historie. Imidlertid, på Mars, marken kollapsede, og i modsætning til Jorden, Mars genererede ikke en ny.

"Da Mars mistede sin magnetiske afskærmning, så mistede den sit vand, " siger Tarduno. "Men vi ved stadig ikke, hvorfor den magnetiske afskærmning kollapsede. Tidlig magnetisk afskærmning er virkelig vigtig, men vi er også interesserede i et magnetfelts bæredygtighed. Denne undersøgelse giver os flere data i forsøget på at finde ud af det sæt af processer, der opretholder det magnetiske skjold på Jorden."