A tudósok azt állítják, hogy a Föld belsejében a körülmények rendkívül forróak és rendkívül nyomás alatt vannak. Ez lehetővé teszi az elsősorban a vas- és a nikkelmag megosztását a szilárd belső régió és a folyékony külső régió között. Úgy gondolják, hogy ennek a magnak a dinamikája felelős a bolygónk védő magnetoszférájának vezetésében, ezért a tudósok eltökélt szándéka, hogy javítsák megértésüket róla.
Egy nemzetközi tudóscsoport által végzett új kutatásoknak köszönhetően úgy tűnik, hogy a mag régió is megkapja a méltányos részét a hóból! Másképpen fogalmazva: kutatásaik azt mutatták, hogy a külső magban apró vasrészecskék szilárdulnak meg és esnek, hogy 320 km (200 mérföld) vastagságú cölöpök jöjjenek létre a külső mag tetején. Ezek az eredmények jelentősen javíthatják az egész bolygót érintő erők megértését.
A kutatást egy csoport kutatója végezte a Austini Texasi Egyetemen, a Jackson Tudományegyetem Geoktudományi Iskolájában, prof. Youjun Zhang vezetésével a Szecsuáni Egyetem Atom- és Molekuláris Fizikai Intézetéből. A kutatásukat leíró tanulmányt a. December 23 - i kiadásában tették közzé Geophysical Research (JGR) Folyóirat.
A Föld mélységének tanulmányozása nem könnyű feladat, mivel a földbe hatoló radar nem tudja ellenőrizni, hogy a mély és közvetlen mintavétel abszolút lehetetlen. Ennek eredményeként a kutatók a szeizmológia tudományán keresztül kénytelenek tanulmányozni a Föld belsejét - azaz a geológiai tevékenység által generált és a bolygót rendszeresen áthaladó hanghullámok vizsgálatát.
Ezeknek a hullámoknak a mérésével és elemzésével a geológiai tudósok jobb képet kaphatnak a belső szerkezetéről és összetételéről. Az utóbbi években eltérést találtak a szeizmikus adatok és a Föld magjának jelenlegi modelljei között. A mért hullámok alapvetően a vártnál lassabban mozognak, amikor áthaladnak a külső mag alapján, és gyorsabban ha a belső mag keleti féltekéjén haladnak.
Ennek a rejtélynek a megoldására Zhang professzor és kollégái azt javasolták, hogy a külső részecskékben kristályosodhassanak a részecskék, létrehozva egy „hófödött” belső magot. Az az elmélet, miszerint egy híg réteg létezik a belső és a külső mag között, először S. Braginskii 1963-ban javasolta, ám ezt elutasították a magban uralkodó hő- és nyomásviszonyok ismerete miatt.
A magszerű anyagokkal végzett kísérletek sorozatával és a legújabb tudományos kutatásokkal azonban Zhang professzor és csapata megmutatta, hogy a külső mag kristályosodása valóban lehetséges. Megállapították továbbá, hogy a külső mag alsó részének körülbelül 15% -a vas alapú kristályokból készülhet, amelyek végül leesnek és a szilárd belső mag tetejére helyezkednek el.
"Ez egy furcsa dolog, amire gondolnunk kell" - mondta Nick Dygert, a Tenessee-i Egyetemi adjunktus, aki a JSG-vel folytatott posztdoktori ösztöndíj részeként segített a kutatás elvégzésében. "Vannak kristályok a külső magban, amelyek több száz kilométer távolságra esnek a belső magba."
Ahogyan Jung-Fu Lin professzor (a tanulmány másik társszerzője) elmagyarázta, ez hasonló ahhoz, ahogyan a sziklák képződnek a vulkánok belsejében. "A Föld fémes magja úgy működik, mint egy magma kamra, amelyet jobban ismerünk a kéregben" - mondta. A csapat még a folyamat kalap összehasonlítása miatt a vas részecskéinek halmaza kialakul a Föld külső magjában ahhoz, ami a Föld felületéhez közelebb lévő magma kamrákban történik.
Míg az ásványok tömörítése létrehozza az úgynevezett „kumulált kőzetet” a magma kamrákban, a vas részecskék tömörítése a Föld belsejében hozzájárul a belső mag növekedéséhez és a külső mag összehúzódásához. Ezeknek a részecskéknek a külső maghoz való felhalmozódása a szeizmikus aberrációkat magyarázza, mivel a keleti és a nyugati félteke vastagságának változása magyarázza a sebesség változását.
Tekintettel arra, hogy a mag befolyásolja a bolygó-szintű jelenségeket - mint például a fent említett magnetoszféra és a tektonikus aktivitást fokozó melegítés -, meg kell tanulni többet annak összetételéről és viselkedéséről, hogy jobban megértsük, hogyan működnek ezek a nagyobb folyamatok. E tekintetben Zhang professzor és kollégái által végzett kutatás segíthet megoldani a Föld belső tereivel és annak kialakulásával kapcsolatos régóta fennálló kérdéseket.
Mint ahogyan Bruce Buffet, a Berkley UC földtudományi professzora, aki a bolygó belső tereit vizsgálja (és nem vett részt a tanulmányban):
„A modell előrejelzései és a rendellenes megfigyelések összekapcsolása lehetővé teszi számunkra, hogy következtetéseket vonjunk le a folyékony mag lehetséges összetételéről, és összekapcsoljuk ezt az információt azokkal a körülményekkel, amelyek a bolygó kialakulásának idején fennálltak. A kiindulási feltétel fontos tényező abban, hogy a Föld bolygónkká váljon, amelyet ismertünk. ”
Tekintettel arra, hogy a Föld magnetoszféra és tektonikus aktivitása létfontosságú szerepet játszott az élet kialakulásában és evolúciójában, bolygónk belsejének dinamikájának megértése elősegítheti a potenciálisan lakható exoplanetek vadászatát is - nem is beszélve az extra- földi élet!
A kutatást a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány, a Központi Egyetemek Alapvető Kutatási Alapjai, a Jackson Geostudományi Iskola, a Nemzeti Tudományos Alapítvány és a Sloan Alapítvány finanszírozta.
