Jordens indre kernes alder revideret

Ved at skabe forhold svarende til jordens centrum inde i et laboratoriekammer, forskere har forbedret estimatet af alderen på vores planets solide indre kerne, sætte det til 1 milliard til 1,3 milliarder år gammelt.

Resultaterne placerer kernen i den yngre ende af et aldersspektrum, der normalt strækker sig fra omkring 1,3 milliarder til 4,5 milliarder år, men de gør det også en del ældre end et nyligt skøn på kun 565 millioner år.

Hvad mere er, eksperimenterne og de tilhørende teorier hjælper med at fastlægge størrelsen af, hvordan kernen leder varme, og energikilderne, der driver planetens geodynamo - mekanismen, der opretholder Jordens magnetfelt, som holder kompasserne pegende mod nord og hjælper med at beskytte liv mod skadelige kosmiske stråler.

"Folk er virkelig nysgerrige og begejstrede for at vide om geodynamoens oprindelse, styrken af ​​magnetfeltet, fordi de alle bidrager til en planets beboelighed, " sagde Jung-Fu Lin, en professor ved University of Texas ved Austin's Jackson School of Geosciences, der ledede forskningen.

Resultaterne blev offentliggjort den 13. august i tidsskriftet Fysiske anmeldelsesbreve .

Jordens kerne er for det meste lavet af jern, hvor den indre kerne er fast og den ydre kerne er flydende. Jernets effektivitet til at overføre varme gennem ledning - kendt som termisk ledningsevne - er nøglen til at bestemme en række andre egenskaber om kernen, herunder når den indre kerne blev dannet.

I årenes løb, estimater for kernealder og ledningsevne er gået fra meget gamle og relativt lave, til meget unge og relativt høje. Men disse yngre skøn har også skabt et paradoks, hvor kernen skulle have nået urealistisk høje temperaturer for at opretholde geodynamoen i milliarder af år før dannelsen af ​​den indre kerne.

Den nye forskning løser det paradoks ved at finde en løsning, der holder temperaturen i kernen inden for realistiske parametre. At finde den løsning afhang af direkte måling af jernets ledningsevne under kernelignende forhold - hvor trykket er større end 1 million atmosfærer, og temperaturer kan konkurrere med dem, der findes på solens overflade.

Forskerne opnåede disse forhold ved at klemme laseropvarmede prøver af jern mellem to diamantambolte. Det var ikke en nem bedrift. Det tog to år at få passende resultater.

"Vi stødte på mange problemer og fejlede flere gange, hvilket gjorde os frustrerede, og vi gav næsten op, " sagde artiklens medforfatter Youjun Zhang, en lektor ved Sichuan Universitet i Kina. "Med de konstruktive kommentarer og opmuntringer fra professor Jung-Fu Lin, vi fandt endelig ud af det efter adskillige testkørsler."

Den nyligt målte ledningsevne er 30 % til 50 % mindre end ledningsevnen for det unge kerneestimat, og det antyder, at geodynamoen blev opretholdt af to forskellige energikilder og mekanismer:termisk konvektion og sammensætningskonvektion. I starten blev geodynamoen vedligeholdt af termisk konvektion alene. Nu, hver mekanisme spiller omtrent en lige så vigtig rolle.

Lin sagde, at med denne forbedrede information om ledningsevne og varmeoverførsel over tid, forskerne kunne lave et mere præcist skøn over den indre kernes alder.

"Når du faktisk ved, hvor meget af den varmeflux fra den ydre kerne til den nedre kappe, du kan faktisk tænke på, hvornår Jorden afkølede tilstrækkeligt til det punkt, at den indre kerne begynder at krystallisere, " han sagde.

Denne reviderede alder af den indre kerne kunne korrelere med en stigning i styrken af ​​Jordens magnetfelt som registreret ved arrangementet af magnetiske materialer i klipper, der blev dannet omkring dette tidspunkt. Sammen, beviserne tyder på, at dannelsen af ​​den indre kerne var en væsentlig del af skabelsen af ​​nutidens robuste magnetfelter.