Το εάν ένας πλανήτης έχει μαγνητικό πεδίο προχωράει πολύ προς τον καθορισμό του κατά πόσον είναι κατοικήσιμος ή όχι. Ενώ η Γη έχει μια ισχυρή μαγνητόσφαιρα που προστατεύει τη ζωή από την επιβλαβή ακτινοβολία και εμποδίζει τον ηλιακό άνεμο να αφαιρέσει την ατμόσφαιρά του, ο πλανήτης όπως ο Άρης δεν κάνει πλέον. Γι 'αυτό και πήγε από έναν κόσμο με παχύτερη ατμόσφαιρα και υγρό νερό στην επιφάνειά του στο κρύο, αποξηραμένο μέρος που είναι σήμερα.
Για αυτόν τον λόγο, οι επιστήμονες έχουν από καιρό προσπαθήσει να καταλάβουν τι ενισχύει το μαγνητικό πεδίο της Γης. Μέχρι τώρα, η συναίνεση ήταν ότι ήταν το φαινόμενο δυναμό που δημιουργήθηκε από τον υγρό εξωτερικό πυρήνα της Γης που περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση της περιστροφής της Γης. Ωστόσο, νέα έρευνα από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Τόκιο υποδηλώνει ότι μπορεί στην πραγματικότητα να οφείλεται στην παρουσία κρυστάλλωσης στον πυρήνα της Γης.
Η έρευνα διεξήχθη από επιστήμονες από το Earth-Life Science Institute (ELSI) στο Tokyo Tech. Σύμφωνα με τη μελέτη τους - με τίτλο «Κρυστάλλωση διοξειδίου του πυριτίου και συνθετική εξέλιξη του πυρήνα της Γης», η οποία εμφανίστηκε πρόσφατα στο Φύση - η ενέργεια που οδηγεί το μαγνητικό πεδίο της Γης μπορεί να σχετίζεται περισσότερο με τη χημική σύνθεση του πυρήνα της Γης.
Ιδιαίτερη ανησυχία για την ερευνητική ομάδα ήταν ο ρυθμός ψύξης του πυρήνα της Γης με γεωλογικό χρόνο - που αποτέλεσε αντικείμενο συζήτησης εδώ και αρκετό καιρό. Και για τον Δρ Kei Hirose - διευθυντή του Ινστιτούτου Επιστήμης της Γης-Ζωής και επικεφαλής συγγραφέας στην εφημερίδα - υπήρξε κάτι για μια δια βίου αναζήτηση. Σε μια μελέτη του 2013, μοιράστηκε ερευνητικά ευρήματα που έδειξαν πώς ο πυρήνας της Γης μπορεί να έχει κρυώσει πιο σημαντικά από ό, τι πιστεύεται προηγουμένως.
Αυτός και η ομάδα του κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι από τον σχηματισμό της Γης (4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν), ο πυρήνας μπορεί να έχει κρυώσει έως και 1.000 ° C (1.832 ° F). Αυτά τα ευρήματα ήταν μάλλον εκπληκτικά για την κοινότητα των Επιστημών της Γης - οδηγώντας σε αυτό που ένας επιστήμονας αναφέρθηκε ως «New Core Heat Paradox». Εν ολίγοις, αυτός ο ρυθμός ψύξης του πυρήνα θα σήμαινε ότι κάποια άλλη πηγή ενέργειας θα απαιτηθεί για τη διατήρηση του γεωμαγνητικού πεδίου της Γης.
Επιπλέον, και σχετίζονται με το ζήτημα της ψύξης του πυρήνα, υπήρχαν κάποιες άλυτες ερωτήσεις σχετικά με τη χημική σύνθεση του πυρήνα. Όπως είπε ο Δρ Kei Hirose σε δελτίο τύπου του Tokyo Tech:
«Ο πυρήνας είναι κυρίως σίδηρος και λίγο νικέλιο, αλλά περιέχει επίσης περίπου 10% ελαφρών κραμάτων όπως πυρίτιο, οξυγόνο, θείο, άνθρακας, υδρογόνο και άλλες ενώσεις. Πιστεύουμε ότι υπάρχουν πολλά κράματα ταυτόχρονα, αλλά δεν γνωρίζουμε την αναλογία κάθε υποψήφιου στοιχείου. "
Για να επιλυθεί αυτό, ο Χιρόζε και οι συνεργάτες του στο ELSI διεξήγαγαν μια σειρά πειραμάτων όπου διάφορα κράματα υποβλήθηκαν σε συνθήκες θερμότητας και πίεσης παρόμοιες με αυτές στο εσωτερικό της Γης. Αυτό συνίστατο στη χρήση διαμαντιού άκμονα για συμπίεση δειγμάτων κράματος μεγέθους σκόνης για προσομοίωση συνθηκών υψηλής πίεσης και στη συνέχεια θέρμανσή τους με δέσμη λέιζερ μέχρι να φτάσουν σε ακραίες θερμοκρασίες.
Στο παρελθόν, η έρευνα για τα κράματα σιδήρου στον πυρήνα επικεντρώθηκε κυρίως σε κράματα σιδήρου-πυριτίου ή σε οξείδιο σιδήρου σε υψηλές πιέσεις. Αλλά για χάρη των πειραμάτων τους, ο Hirose και οι συνεργάτες του αποφάσισαν να επικεντρωθούν στον συνδυασμό πυριτίου και οξυγόνου - που πιστεύεται ότι υπάρχουν στον εξωτερικό πυρήνα - και εξετάζοντας τα αποτελέσματα με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Αυτό που βρήκαν οι ερευνητές ήταν ότι υπό συνθήκες ακραίας πίεσης και θερμότητας, δείγματα πυριτίου και οξυγόνου συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν κρύσταλλους διοξειδίου του πυριτίου - που ήταν παρόμοια στη σύνθεση με τον ορυκτό χαλαζία που βρέθηκε στον φλοιό της Γης. Ergo, η μελέτη έδειξε ότι η κρυστάλλωση του διοξειδίου του πυριτίου στον εξωτερικό πυρήνα θα είχε απελευθερώσει αρκετή πλευστότητα για τη μετάδοση του πυρήνα ισχύος και ένα φαινόμενο δυναμό από την αρχή από το Hadean eon και μετά.
Όπως εξήγησε ο John Hernlund, επίσης μέλος του ELSI και συν-συγγραφέας της μελέτης:
«Αυτό το αποτέλεσμα αποδείχθηκε σημαντικό για την κατανόηση της ενέργειας και της εξέλιξης του πυρήνα. Ήμασταν ενθουσιασμένοι επειδή οι υπολογισμοί μας έδειξαν ότι η κρυστάλλωση κρυστάλλων διοξειδίου του πυριτίου από τον πυρήνα θα μπορούσε να προσφέρει μια τεράστια νέα πηγή ενέργειας για την τροφοδότηση του μαγνητικού πεδίου της Γης. "
Αυτή η μελέτη όχι μόνο παρέχει στοιχεία που βοηθούν στην επίλυση του λεγόμενου «New Core Heat Paradox», αλλά μπορεί επίσης να συμβάλει στην κατανόηση των συνθηκών κατά τον σχηματισμό της Γης και του πρώιμου Ηλιακού Συστήματος. Βασικά, εάν το πυρίτιο και το οξυγόνο σχηματίζουν κρύσταλλο διοξειδίου του πυριτίου στον εξωτερικό πυρήνα με την πάροδο του χρόνου, αργά ή γρήγορα, η διαδικασία θα σταματήσει όταν ο πυρήνας εξαντληθεί από αυτά τα στοιχεία.
Όταν συμβεί αυτό, μπορούμε να περιμένουμε ότι θα υποφέρει το μαγνητικό πεδίο της Γης, το οποίο θα έχει δραστικές επιπτώσεις στη ζωή στη Γη. Βοηθά επίσης να θέσουμε περιορισμούς στις συγκεντρώσεις πυριτίου και οξυγόνου που υπήρχαν στον πυρήνα όταν σχηματίστηκε για πρώτη φορά η Γη, η οποία θα μπορούσε να συμβάλει στην ενημέρωση των θεωριών μας σχετικά με το σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος.
Επιπλέον, αυτή η έρευνα μπορεί να βοηθήσει τους γεωφυσικούς να καθορίσουν πώς και πότε άλλοι πλανήτες (όπως ο Άρης, η Αφροδίτη και ο Ερμής) είχαν ακόμα μαγνητικά πεδία (και πιθανώς οδηγούν σε ιδέες για το πώς θα μπορούσαν να ενεργοποιηθούν ξανά). Θα μπορούσε ακόμη και να βοηθήσει τις επιστημονικές ομάδες κυνηγιού εξωπλανητών να προσδιορίσουν ποιοι εξωπλανήτες έχουν μαγνητόσφαιρες, κάτι που θα μας επέτρεπε να ανακαλύψουμε ποιοι εξωηλιακοί κόσμοι θα μπορούσαν να κατοικήσουν.
