Ne glede na to, ali ima planet magnetno polje ali ne, gre daleč na poti do tega, ali ga je mogoče uporabiti ali ne. Medtem ko ima Zemlja močno magnetosfero, ki ščiti življenje pred škodljivim sevanjem in preprečuje, da bi sončni veter odvzel atmosfero, planeta, kot je Mars, ne počneta več. Zato je šel od sveta z debelejšo atmosfero in tekočo vodo na svoji površini do hladnega, izsušenega kraja, ki je danes.
Zaradi tega so znanstveniki že dolgo poskušali razumeti, kaj poganja Zemljino magnetno polje. Doslej je bilo soglasje, da gre za dinamov učinek, ki ga je ustvarilo Zemljino tekoče zunanje jedro, ki se vrti v nasprotni smeri vrtenja Zemlje. Vendar nove raziskave tokijskega tehnološkega inštituta kažejo, da je to dejansko lahko posledica kristalizacije v zemeljskem jedru.
Raziskavo so izvedli znanstveniki z Instituta za zemeljsko življenje (ELSI) pri Tokyo Tech. Glede na njihovo študijo z naslovom "Kristalizacija silicijevega dioksida in kompozicijska evolucija jedra Zemlje", ki se je pojavila pred kratkim v Narava - energija, ki poganja Zemljino magnetno polje, ima lahko več veze s kemično sestavo Zemljinega jedra.
Raziskovalno skupino je še posebej zaskrbelo hitrost jedra Zemlje v geološkem času, ki je že nekaj časa predmet razprave. In za dr. Keija Hiroseja, direktorja inštituta za znanost o Zemlji in življenju in vodilnega avtorja na papirju, je to bilo nekaj življenjskega prizadevanja. V študiji iz leta 2013 je delil ugotovitve raziskav, ki so nakazovale, kako se je Zemljino jedro morda ohladilo bistveno bolj, kot smo mislili prej.
Z ekipo je sklenil, da se je od nastanka Zemlje (pred 4,5 milijarde let) jedro lahko ohladilo za kar 1.000 ° C (1.832 ° F). Te ugotovitve so bile za skupnost znanosti o Zemlji precej presenetljive - vodile so do tistega, kar so eni znanstveniki poimenovali "novi temeljni paradoks toplote". Skratka, ta hitrost ohlajanja jedra bi pomenila, da bo za vzdrževanje Zemljinega geomagnetnega polja potreben še kakšen drug vir energije.
Poleg tega in v zvezi z vprašanjem hlajenja jedra je bilo nekaj nerešenih vprašanj o kemični sestavi jedra. Kot je v sporočilu za javnost Tokio Tech dejal dr. Kei Hirose:
„Jedro je večinoma železo in nekaj niklja, vsebuje pa tudi približno 10% lahkih zlitin, kot so silicij, kisik, žveplo, ogljik, vodik in druge spojine. Mislimo, da je veliko zlitin hkrati, vendar ne poznamo deleža vsakega kandidatnega elementa. "
Hirose in njegovi sodelavci na ELSI so rešili to vrsto poskusov, kjer so bile različne zlitine podvržene pogojem toplote in tlaka, podobnim tistim v Zemljini notranjosti. To je vključevalo uporabo diamantnega nakovnja za stiskanje vzorcev zlitine v prahu za simuliranje pogojev visokega tlaka in nato segrevanje z laserskim žarkom, dokler niso dosegli ekstremnih temperatur.
V preteklosti so se raziskave železovih zlitin v jedru osredotočale predvsem na železove-silicijeve zlitine ali železovega oksida pri visokih tlakih. Toda zaradi svojih poskusov sta se Hirose in njegovi sodelavci odločili, da se bodo osredotočili na kombinacijo silicija in kisika, ki naj bi obstajali v zunanjem jedru, ter rezultate pregledali z elektronskim mikroskopom.
Raziskovalci so ugotovili, da so se v ekstremnih tlakih in vročini vzorci silicija in kisika združili v tvorbo kristalov silicijevega dioksida - ki so bili po sestavi podobni mineralnemu kremenu, ki so ga našli v zemeljski skorji. Ergo, študija je pokazala, da bi kristalizacija silicijevega dioksida v zunanjem jedru sprostila dovolj plovnosti za konvekcijo jedra in dinamični učinek že od Hadeanovega eona naprej.
Kot je pojasnil John Hernlund, tudi član ELSI-ja in soavtor študije:
»Ta rezultat se je izkazal za pomembnega za razumevanje energije in evolucije jedra. Navdušeni smo bili, ker so naši izračuni pokazali, da kristalizacija kristalov silicijevega dioksida iz jedra lahko ustvari ogromen nov vir energije za napajanje magnetnega polja Zemlje. "
Ta študija ne daje samo dokazov za reševanje tako imenovanega "novega jedrnega paradoksa toplote", ampak tudi lahko pomaga pri napredku našega razumevanja, kakšni so bili pogoji med nastajanjem Zemlje in zgodnjega Osončja. V bistvu, če silicij in kisik skozi čas tvorita kristal silicijevega dioksida v zunanjem jedru, se slej ko prej proces ustavi, ko jedru teh elementov zmanjka.
Ko se to zgodi, lahko pričakujemo, da bo Zemljino magnetno polje prizadelo, kar bo imelo drastične posledice za življenje na Zemlji. Pomaga tudi omejiti koncentracije silicija in kisika, ki so bile prisotne v jedru, ko se je Zemlja prvič oblikovala, kar bi lahko daleč prispevalo k obveščanju naših teorij o nastanku sončnega sistema.
Še več, ta raziskava lahko geofizikom pomaga, da ugotovijo, kako in kdaj so drugi planeti (kot so Mars, Venera in Merkur) še vedno magnetna polja (in morda vodijo v zamisli, kako bi jih lahko ponovno vklopili). To bi lahko celo pomagalo znanstvenim skupinam, ki lovijo eksoplanete, da ugotovijo, kateri eksoplaneti imajo magnetosfere, kar bi nam omogočilo, da ugotovimo, kateri zunaj sončni sveti bi lahko bivali v njem.
