Новая модель показала, как зародилось магнитное поле Земли
Земле повезло иметь магнитное поле, которое защищает ее и все живое на ней от опасного космического излучения. Без этого невидимого барьера Земля подвергалась бы такому же постоянному потоку заряженных частиц, который бомбардирует другие планеты Солнечной системы, например, Марс, что значительно затрудняло бы жизнь.
Ученые давно объясняют происхождение защитного магнитного поля Земли теорией динамо: движение в жидком металлическом ядре порождает электрические токи и магнитные поля. По мере остывания расплавленного железа и никеля в наружном ядре возникают конвективные потоки, а вращение планеты закручивает эти потоки в спиральные структуры. Эти движущиеся электропроводящие материалы генерируют электрические токи, которые создают магнитные поля, в совокупности формируя большую часть общего магнитного поля Земли.Однако у теории есть проблема. До начала кристаллизации твердого внутреннего ядра — примерно миллиард лет назад — все ядро было жидким. Могло ли магнитное поле существовать, когда не было твердого внутреннего ядра, способного влиять на процессы генерации поля?Три геофизика из Швейцарии и Китая, поставили задачу проверить это и опубликовали результаты в журнале Nature.
О происхождении жизни
Поскольку процессы в глубинах Земли невозможно наблюдать напрямую, ученые используют сложное компьютерное моделирование. Расчеты показали: магнитное поле может возникать даже когда вязкость — внутреннее трение жидкого металла — не оказывает заметного влияния на процесс. Это означает, что механизм генерации магнитного поля мог действовать с самого происхождения Земли и по сути не требовал твердого внутреннего ядра.
«До сих пор никому не удавалось выполнить такие вычисления при корректных физических условиях», — отмечает ведущий автор исследования Юфэн Лин.
Выводы влияют и на представления о становлении жизни: уже миллиарды лет назад магнитный щит блокировал вредное космическое излучение, что могло способствовать появлению и сохранению ранних форм жизни.Результаты также применимы к изучению магнитных полей других тел — Солнца, Юпитера, Сатурна и их спутников — где условия вязкости и внутренней структуры отличаются от земных.
Важность для цивилизации
Магнитное поле Земли не только защищает биосферу, но и критично для работы спутниковой связи и навигации.
«Важно понимать, как генерируется магнитное поле, как оно изменяется со временем и какие механизмы его поддерживают. Понимание этих процессов дает возможность более точно предсказывать будущее поведение поля», — говорит соавтор Энди Джексон, профессор геофизики в Швейцарской высшей технической школе Цюриха.
За всю историю Земли поле меняло полярность тысячи раз; в последние десятилетия наблюдаются заметные сдвиги магнитного северного полюса в сторону географического. Для цивилизации критически важно отслеживать и объяснять такие изменения в магнитном поле.
Геофизики: магнетизм может объяснить формирование системы Земля-Луна
Новый метод помогает понять, как Земля генерирует магнитное поле
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram