Ученые изменили возраст внутреннего ядра Земли

Оценки ученых варьируются от 4,5 миллиарда лет назад — возраст самой Земли — до 565 миллионов лет назад. В новом исследовании ученые не только сократили этот период, но и сузили возраст геодинамо, питающее магнитное поле вокруг Земли. Это магнитное поле способствует созданию условий, благоприятных для жизни в том виде, в котором мы его знаем. Оно защищает атмосферу планеты от влияния солнечных ветров и создается за счет электро и теплопроводности железа во внешнем ядре и за счет конвенции - видом теплообмена, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками самого вещества.

Но до кристаллизации ядра была возможна только тепловая конвекция, вызванная колебаниями температур. Хота она тоже генерирует геодинамо, но для того, чтобы поддерживать его в течение миллиардов лет, что требуется для самых меньших вариантов возраста внутреннего ядра, железо должно было быть очень горячим — что нереально. Чтобы проводить и поддерживать такие температуры, теплопроводность железа, то есть способность эффективно проводить тепло, должна быть очень высокой. В новом исследовании ученые решили изучить теплопроводность железа под давлением и при температурах, приближающихся к значениям в активной зоне.

Для этого они взяли образец железа, нагрели его лазером и зажали на алмазной наковальне. На это ушло много времени, но ученым всё-таки удалось измерить электропроводность и теплопроводность образца при давлении 170 гигапаскалей (что в 170 миллионов раз выше атмосферного давления на уровне моря) и при температуре 2700°С.

Когда исследователи измерили проводимость в образце, они обнаружили, что она на 30–50 процентов ниже, чем требуется для оценки возраста внутреннего ядра в 565 миллионов лет. Следовательно, можно установить верхний предел теплопроводности жидкого железа в условиях ядра, что, в свою очередь, устанавливает верхний предел того, сколько тепла может быть проведено и удержано. Благодаря всем этим данным, полученным в лабораторных экспериментах, ученые определили, что возраст внутреннего ядра должен находиться где-то между 1 и 1,3 миллиардами лет.