Znanstveniki teoretirajo, da so razmere v notranjosti Zemlje izredno vroče in pod velikim pritiskom. To omogoča ločitev jedra železa in niklja med trdnim notranjim in tekočim zunanjim območjem. Verjame se, da je dinamika tega jedra kriva za zaščitno magnetosfero našega planeta, zato so znanstveniki odločeni, da bodo izboljšali svoje razumevanje tega planeta.
Zahvaljujoč novim raziskavam, ki jih je izvedla mednarodna skupina znanstvenikov, se zdi, da tudi osrednja regija dobiva pravičen delež "snega"! Povedano drugače, njihove raziskave so pokazale, da se znotraj zunanjega jedra drobni delci železa strdijo in padejo, da na vrhu zunanjega jedra tvorijo kupe, debele do 320 km. Te ugotovitve bi lahko močno izboljšale naše razumevanje sil, ki vplivajo na celoten planet.
Raziskavo je izvedla skupina raziskovalcev Jackson School of Geosciences z Univerze v Teksasu v Austinu, ki jo je vodil profesor Youjun Zhang z Inštituta za atomsko in molekularno fiziko univerze Sichuan. Študija, ki opisuje njihovo raziskovanje, je bila objavljena v 23. številki revije Časopis za zemeljsko geofiziko (JGR).
Preučevanje globin Zemlje ni lahka naloga, saj radar, ki prodre v zemljo, ne more preizkusiti, da je globoko in neposredno vzorčenje popolnoma nemogoče. Zaradi tega so raziskovalci prisiljeni proučevati notranjost Zemlje s pomočjo znanosti o seizmologiji - to je študija zvočnih valov, ki nastajajo z geološko dejavnostjo in redno prehajajo skozi planet.
Z merjenjem in analizo teh valov lahko geološki znanstveniki dobijo boljši prikaz strukture in sestave notranjosti. V zadnjih letih opažajo neskladje med potresnimi podatki in trenutnimi modeli zemeljskega jedra. V bistvu bi se izmerjeni valovi gibali počasneje, kot smo pričakovali pri prehodu skozi podlago zunanjega jedra, in hitreje pri premikanju skozi vzhodno poloblo notranjega jedra.
Za rešitev te skrivnosti sta profesor Zhang in njegovi sodelavci predlagali, da bi lahko v zunanjem jedru prišlo do kristalizacije železnih delcev, kar bi ustvarilo "snežno pokrčeno" notranje jedro. Teorijo o tem, da plast gnojevke obstaja med notranjim in zunanjim jedrom, je prvi predlagal S. I. Braginskii leta 1963, vendar je bila zavrnjena zaradi prevladujočega znanja o pogojih toplote in tlaka v jedru.
Toda z uporabo niza eksperimentov, ki so bili izvedeni na jedru podobnih materialih, in novejših znanstvenih raziskav sta prof. Zhang in njegova ekipa lahko pokazala, da je kristalizacija v zunanjem jedru res mogoča. Poleg tega so ugotovili, da je približno 15% spodnjega dela zunanjega jedra lahko izdelano iz kristalov na osnovi železa, ki bodo sčasoma padli in se usedli na trdno notranje jedro.
"Nekaj bizarne stvari je treba razmišljati," je dejal Nick Dygert, docent na Univerzi v Tenesseeju, ki je pomagal voditi raziskavo v okviru podoktorskega stika z JSG. "V zunanjem jedru imate kristale, ki se na razdalji nekaj sto kilometrov snežijo na notranje jedro."
Kot je pojasnil prof. Jung-Fu Lin (drugi soavtor študije), je to podobno, kako se v vulkanih oblikujejo kamnine. "Zemljino kovinsko jedro deluje kot magmatska komora, ki jo v skorji bolje poznamo," je dejal. Ekipa je celo primerjala procesni klobuk, ki povzroča, da se na zunanjem jedru Zemlje tvorijo gomile železnih delcev, kar se dogaja znotraj magmskih komor, ki so bližje Zemljini površini.
Medtem ko stiskanje mineralov ustvarja tako imenovano "nabrano kamnino" v magmatskih komorah, zbijanje železnih delcev globoko v Zemljini notranjosti prispeva k rasti notranjega jedra in krčenju zunanjega jedra. Kopičenje teh delcev v zunanjem jedru bi pomenilo potresne aberacije, saj bi spreminjanje debeline med vzhodno in zahodno poloblo razlagalo spremembo hitrosti.
Glede na vpliv jedra na planetarne pojave - kot prej omenjena magnetosfera in ogrevanje, ki poganja tektonsko aktivnost - je učenje več o njeni sestavi in vedenju ključnega pomena za izboljšanje našega razumevanja, kako delujejo ti večji procesi. V zvezi s tem bi lahko raziskava, ki sta jo opravila prof. Zhang in njegovi sodelavci, pomagala razrešiti dolgotrajna vprašanja o Zemljini notranjosti in o njenem nastanku.
Kot je poudaril Bruce Buffet, profesor geoznanosti na UC Berkley, ki proučuje planetarne notranjosti (in v študijo ni bil vključen):
»Navezava napovedi modela z anomalnimi opazovanji nam omogoča, da sklepamo o možnih sestavah tekočega jedra in morda te podatke povežemo s pogoji, ki so prevladovali v času, ko je bil planet oblikovan. Izhodiščni pogoj je pomemben dejavnik, da Zemlja postane planet, ki ga poznamo. "
Glede na način, za katerega se domneva, da imata magnetosfera Zemlje in njeno tektonsko delovanje ključno vlogo pri nastanku in razvoju življenja, bi razumevanje dinamike notranjosti našega planeta lahko pomagalo tudi pri lovu na potencialno bivalne eksoplanete - da ne omenjam ekstra- zemeljsko življenje!
Raziskavo so financirali Nacionalna naravoslovna fundacija na Kitajskem, Fundacije za temeljne raziskave za centralne univerze, Jackson School of Geosciences, National Science Foundation in Sloan Foundation.
