Нова модель розкриває те, як рідке ядро Землі підтримувало своє магнітне поле з моменту початку планети, пропонуючи нові уявлення про своє майбутнє.
Земля виграє від наявності магнітного поля, яке діє як щит проти шкідливого космічного випромінювання та робить можливим життя. Навпаки, планетам подобається Марс піддаються постійному забігу заряджених частинок, які створюють набагато більш вороже середовище.
Вчені пов’язують магнітне поле Землі до того, що відоме як теорія динамо. Згідно з цим поясненням, повільне охолодження рідкого заліза планети та нікелевого ядра приводить в себе потужні конвекційні струми у зовнішньому ядрі. По мірі обертання Землі ці потоки відхиляються, спіралі в гвинтових візерунках. Рух рідкого металу генерує електричні струми, які, в свою чергу, створюють магнітні поля, породжуючи більшу частину захисного магнітного щита Землі.
Але ця теорія має обмеження. Перед тим, як внутрішнє ядро почало кристалізуватися – подія, яка відбулася близько 1 мільярда років тому – ядро Землі було повністю рідким. Це викликає критичне питання: чи може існувати магнітне поле протягом цього попереднього періоду?
Нещодавнє дослідження, опубліковане в Природа пропонує відповідь. У ньому троє геофізиків з Eth Zurich та Sustech в Китаї представляють нові уявлення, які проливають світло на цю давню таємницю.
Нова модель надає відповідь
Оскільки внутрішній частині Землі та процеси, що відбуваються в ньому, не можна спостерігати безпосередньо, геологічні засоби вивчають це за допомогою комп’ютерних моделей.
Дослідники розробили комп’ютерну модель Землі, з якою можна імітувати, чи може повністю рідке ядро також генерувати стабільне магнітне поле. Їх моделювання було частково розраховано на високоефективному комп’ютері Piz Daint на CSC в Лугано.
У моделюванні дослідники демонструють правильний фізичний режим, в якому основна в’язкість Землі не впливає на ефект динамо. Це означає, що магнітне поле Землі було створено в ранній історії Землі аналогічним способом сьогодні.
Дослідницька група перша, яка успішно мінімізує вплив основної в’язкості Землі на незначну цінність у моделі. “До цих пір ніхто ніколи не встиг здійснити такі розрахунки в цих правильних фізичних умовах”, – каже головний автор дослідження Юфен Лін.
Розуміння історії магнітного поля Землі
“Цей висновок допомагає нам краще зрозуміти історію магнітного поля Землі і корисний для інтерпретації даних з геологічного минулого”,-каже співавтор Енді Джексон, професор геофізики ETH Цюріх.
Це також ставить появу життя в іншому світлі. Мільярди років тому життя, очевидно, виграло від магнітного щита, який блокував шкідливе випромінювання від космосу, зробивши його розвиток можливим в першу чергу.
Дослідники також можуть використовувати нові висновки для вивчення магнітних полів інших небесних тіл, таких як сонце або планет Юпітер і Сатурна.
Неодмінно для сучасних цивілізацій
Однак магнітне поле Землі не лише захищає життя; Він відіграє вирішальну роль у здійсненні супутникових комунікацій та багатьох інших аспектів сучасної цивілізації. “Тому важливо зрозуміти, як генерується магнітне поле, як воно змінюється з часом, і які механізми його підтримують”, – каже Джексон. “Якщо ми зрозуміємо, як генерується магнітне поле, ми можемо передбачити його майбутній розвиток”.
Магнітне поле змінило свою полярність тисячі разів протягом історії Землі. В останні десятиліття дослідники також спостерігали швидкий зсув магнітного північного полюса до географічного північного полюса. Для нашої цивілізації важливо зрозуміти, як змінюється магнетизм на землі.
Довідка: “Інваріантність дій Динамо в моделі ранньої Землі” Юфен Лін, Філіп Март та Ендрю Джексон, 30 липня 2025, Природа.
Doi: 10.1038/S41586-025-09334-y
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня ScitechDaily.
Слідкуйте за нами в Google та Google News.
