Раннее магнитное поле Земли могло относиться к её мантии, а не к ядру

В исследовании, опубликованном 15 марта в журнале Earth and Planetary Science Letters, исследователи Дэйв Стегман, Лия Циглер и Николас Блан дают новые оценки термодинамике генерации магнитного поля в жидкой части ранней мантии Земли.

Этот документ, рассматривающий историю формирования магнитного поля Земли, имеет все шансы на устранение несоответствий в повествовании о первых днях существования планеты.

«В настоящее время у нас нет великой объединяющей теории для того, как Земля эволюционировала термически. У нас нет такой концептуальной основы для понимания эволюции планеты. Это [новое исследование] является одной из жизнеспособных гипотез», – объясняет важность работы Стегман.

Основной принцип геофизики заключается в том, что жидкое внешнее ядро Земли всегда было источником, генерирующей ее магнитное поле. Магнитные поля формируются на Земле и других планетах, которые имеют жидкие, металлические ядра, быстро вращаются и испытывают условия, которые делают возможной конвекцию тепла.

В 2007 году исследователи из Франции предложили радикально отказаться от давнего предположения, что мантия Земли остается полностью твердой с самого начала существования планеты. Они утверждали, что в течение первой половины 4.5-миллиардной истории планеты нижняя треть земной мантии должна была быть расплавленной, и представлять собой некий «базальный магматический океан». Шесть лет спустя Стегман и Циглер развили эту идею, опубликовав первую работу, показывающую, как эта некогда жидкая часть нижней мантии, а не ядра, могла превысить пороговые значения, необходимые для создания магнитного поля Земли в течение этого времени.

Мантия Земли состоит из силикатного материала, который обычно является очень плохим электрическим проводником. Поэтому, даже если бы самая нижняя мантия была жидкой в течение миллиардов лет, быстрые движения жидкости внутри нее не производили бы больших электрических токов, необходимых для генерации магнитного поля, подобно тому, как в настоящее время работает динамо-машина Земли в ядре. Команда Стегмана утверждает, что жидкий силикат на самом деле может быть более электропроводным, чем то, что обычно считалось.

Предположение послужило основой сразу для нескольких исследований, проведённых американскими учёными-геофизиками. Как результат, подсчёты подтвердили корректность этого утверждения.

Так, например, команда, возглавляемая Ларсом Стиксрудом, геофизиком Калифорнийского университета, впервые использовала квантово-механические вычисления для предсказания проводимости силикатных жидкостей в условиях базального магматического океана. По словам исследователей, результаты показали очень большие значения электропроводности, достаточные для того, чтобы выдержать силикатную динамо-машину

В другой работе геофизик штата Аризона Джозеф О'Рурк применил концепцию Стегмана, чтобы рассмотреть, возможно ли, что Венера в какой-то момент создала магнитное поле внутри расплавленной мантии. Эти новые исследования являются признаками того, что эта предпосылка начинает закрепляться, но все еще далека от широкого признания.

Если предположение Стегмана верно, то это означает, что мантия могла быть первым магнитным щитом молодой планеты против космического излучения. Это также может послужить основой для изучения того, как тектоника развивалась на планете позже в истории. 

Фото: http://stab-techno.ru