رمزگشایی از اسرار میدان مغناطیسی زمین

[آیدا.ف]

اگرچه اکنون مشخص شده که حرکت آهن مایع در هسته بیرونی زمین، این میدان را تولید می‌کند، چگونگی ایجاد آن در ابتدا از مدت‌ها پیش به شکل رازآلود باقی مانده است. به گفته کارشناسان، این سپر حفاظتی به دلیل شکلی که فلز مایع در هسته زمین گرما را هدایت می‌کند، شکل گرفته است. تیمی از محققان موسسه علوم کارنگی در واشنگتن توانسته‌اند سنجش‌های مواد هسته‌ای را تحت شرایط مرتبط با هسته بدست بیاورند.

تصور می‌شود که سن زمین کمی بیشتر از ۴٫۵ میلیارد سال بوده و از انباشت تدریجی مواد سنگی که خورشید را در زمان جوانی‌اش احاطه کرده بودند، شکل گرفته است. با گذشت زمان، متراکم ترین ماده عنی آهن به سمت داخل فرو رفته و لایه‌های هسته، جبه و پوسته زمین را تشکیل داده است. در هسته داخلی که حدود دو سوم اندازه ماه است، آهن جامد به همراه مقادیر کمی از سایر مواد قرار دارد که طی فرآیند لایه‌بندی به اینجا کشیده شده‌اند.

در هسته خارجی اما آلیاژ آهن مایع وجود دارد که حرکت آن میدان مغناطیسی زمین را افزایش می‌دهد. این میدان توسط جریان‌های الکتریکی در ماده رسانای هسته آن تولید می‌شود که توسط جریان‌های انتقالی ناشی از گرمای منتشر شده از هسته ایجاد شده‌اند. فشار زیاد گرانش از مایع شدن هسته جلوگیری می‌کند، به این معنی که رفتار این بخش از زمین با سایر لایه‌ها متفاوت است.

محققان در این تحقیق از ابزاری موسوم به “LHDAC” برای تقلید از شرایط هسته زمین و بررسی چگونگی هدایت گرما توسط هسته در زیر آنها استفاده کردند. این دستگاه نمونه‌های کوچک ماده را بین دو الماس فشار می‌دهد و فشار شدید اعماق زمین را در آزمایشگاه شبیه‌سازی می‌کند. از یک لیزر نیز برای گرم کردن ماده و رساندن آن به دمای هسته استفاده شد. دانشمندان با استفاده از این نوع شبیه‌سازی آزمایشگاهی توانستند به بررسی نمونه‌های آهن در دماها و فشارهای گوناگون بپردازند.

نتایج نشان داد که نمونه‌های آهن می‌توانند حرارت مشابه هسته زمین که طبق برآوردهای پیشین، بین ۱۸ تا ۴۴ وات در متر در کلوین است، منتقل کنند. محققان بر این باورند که انرژی لازم برای حفظ ژئودینامو از اوایل تاریخ زمین وجود داشته است. اما پیش از آن اطلاعاتی در دست نیست و باید تحقیقات بیشتری در مورد آن انجام شود.