A Föld titokzatos dinamója nélkül nem létezhetne élet a bolygón

erdkern

A forró földmagban lévő húszszázaléknyi nikkel kulcsfontosságú szerepet játszik a Föld mágneses erőterének létrehozásában egy kutatócsoport szimulációs kísérletei szerint.

Csak a vassal nem lehetne megmagyarázni a dinamóhatást

A Föld mágneses terét elsősorban a nagyrészt vasból álló belső mag folyékony részének dinamóhatása hozza létre.

Csupán a vassal azonban ezt a hatást nem lehet megmagyarázni,

szükséges hozzá a 20 százaléknyi nikkel is - állapították meg würzburgi és bécsi fizikusok szimulációk segítségével, kutatásukat a Nature Communications című szaklap friss száma ismertette.

A Föld olvadt fémekből álló magja nélkül nem létezhetne az élővilág fennmaradását garantáló mágneses erőtér Forrás: Pinterest

A mintegy 7000 kilométer átmérőjű földmag alkotja a Föld fémes belsejét.

Nagyjából akkora, mint a Hold, és olyan forró, mint a Nap felszíne. Nyomása több száz gigapascal, ami ahhoz hasonlítható, mint több mozdony egyetlen négyzetmilliméteren fejtene ki nyomást.

A Föld szerkezetét bemutató infógrafika Forrás: Keller nyomán, 2007

"Ilyen körülmények között az anyagok egészen másképp viselkedhetnek, mint amit megszoktunk. Nehéz ilyet laboratóriumban előállítani, de bonyolult szimulációval ki tudjuk számítani, hogyan viselkednek a földmag fémjei a kvantummechanika szintjén" - idézte a Science Daily Karsten Heldet, a Bécsi Műszaki Egyetem kutatóját, a tanulmány egyik szerzőjét.

A dinamóhatás hozza létre a Föld pajzsát, a mágneses erőteret

A földmag hőjének utat kell találnia fölfelé: a forró anyag a bolygó felsőbb rétegei felé szállva úgynevezett konvekciós áramlatokat kelt.

Forrás: YouTube

Ugyanekkor a Föld forgása is nagy erőt hoz létre, az úgynevezett Coriolis-erőt, és a két erő együtt a forró anyag bonyolult, spirális áramlását kelti.

A legújabb kutatás szerint a földmagban lévő nikkel meghatározó szerepet játszik a hőáramlatok kialakulásában Forrás: Wikimewdia Commons

"Ha egy ilyen áramlásrendszerben elektromos áram keletkezik, az mágneses teret hozhat létre, amely tovább erősíti az elektromosságot és így tovább, míg végül a mágneses erő olyan nagy lesz, hogy a Föld felszínén is mérni tudjuk" - magyarázta Alessandro Toschi, a tanulmány egy másik szerzője, szintén a Bécsi Műszaki Egyetem kutatója.

A dinamóhatás eredménye a Földet védő mágneses mező Forrás: NASA

Eddig azonban nem volt tisztázott, miért jönnek létre egyáltalán a Föld magjában a konvekciós áramlatok.

A vas ugyanis jó hővezető, és ez a képessége nagy nyomás hatására még jobb lesz.

A napkitörések alkalmával különösen erős részecskesugárzás indul el a központi csillagunkból Forrás: NASA

A földmag dinamóhatása hozza létre és tartja fenn a föld mágneses mezejét, ami a legfontosabb védelmet jelenti a földi élővilág számára a Napból érkező részecske (korpuszkuláris), valamint a világegyetem mélyéről érkező kozmikus sugárzás ellen.

A konvekciós áramlatok mozgatják a kontinenseket is

"Ha a földmag kizárólag vasból állna, mivel az elektronok a vasban viszonylag szabadon mozognak, így a meleget elszállítanák a magból egyedül is, és nem lenne szükség a konvekciós áramlatokra. Ha így lenne, a Földnek nem volna mágneses tere" - mondta Karsten Held.

A Föld mágneses mezeje fogja fel a Napból érkező részecskesugárzást Forrás: NASA

A földmag nikkelének eddig nem tulajdonítottak különösebb jelentőséget.

"A nikkel nagy nyomás alatt másképp viselkedik, mint a vas, jóval gyakoribb benne az úgynevezett elektronszóródás, mint a vasban, ebből következik, hogy a nikkel és így a földmag hővezető képessége is sokkal gyengébb, mint a vasé" - magyarázta Toschi.

A naptevékenységgel függ össze a sarkifény-jelenség is Forrás: YouTube

A nikkel nagy aránya miatt a forró mag hője nem tudna a földfelszín felé mozogni, ha csak az elektronok mozgására lenne utalva. Ennek eredménye, hogy konvekciós áramlatok jönnek létre, melyek végül létrehozzák a Föld mágnesességét - írták a kutatók.

A konvekciós áramlatok mozgatják a szilárd kéreg litoszféra-lemezeit is.

Az olvadt kőzetekből álló viszkóz földköpeny felső, a kéreggel határos részében, az asztenoszférában, a konvekciós áramlatok amikor elérik a szilárd kéreg határát, széttartó mozgásba kezdenek.

A felfelé tartó hőáramlatok széttartó mozgásba kezdenek, amint elérik a szilárd kéreg határát Forrás: Geo Science

Erre vezethető vissza a litoszféra-lemezek folyamatos mozgása, ami a kontinensek vándorlásának a hajtómotorja. Ott, ahol a lemezek széttartó mozgást végeznek, a kéreg megsüllyed, és a széttartó lemezhatárokon hasadékvölgy, rift alakul ki.

A kelet-afrikai nagy hasadékvölgy a riftesedés egyik legjobb jelenkori példája,amely egy új embrionális óceán csírája Forrás: Origo

Ez képezi a születő óceánok embrionális állapotát, a riftvölgyet , amelyet – annak mélyülésével – elönti a tenger, és az egymástól távolodó kéregdarabok között, a hasadékon feláramló magmából megindul a bazaltos óceáni kéregképződés.