Огромные горячие капли внутри Земли, возможно, сделали ее магнитное поле нестабильным

Две огромные загадочные капли горячей породы вокруг ядра Земли, возможно, сыграли важную роль в создании Магнитное поле Земли и заставило его слегка шататься на протяжении миллионов лет.

Ученым уже несколько десятилетий известно о два своеобразных континента размером куски камня, один под Африкой, другой под Тихим океаном. Эти сгустки, простирающиеся почти на 1000 километров от внешнего ядра до скалистой мантии наверху, должны отличаться от своего окружения, поскольку сейсмические волны распространяются через них медленнее. Но поскольку их сложно измерить из-за их глубины, ученые не могут точно определить, чем они отличаются.

Эндрю Биггин из Ливерпульского университета (Великобритания) и его коллеги обратились к магнитному полю Земли в поисках подсказок. Это поле создавалось на протяжении миллиардов лет в результате сбивания расплавленного железа в ядре нашей планеты. Она простирается на десятки тысяч километров в космос, защищая нас от солнечного ветра и космического излучения.

Точная форма и форма этого магнитного поля определяются количеством энергии в виде тепла, которая перемещается от горячего ядра к более холодным областям вокруг него. Биггин и его команда предположили, что, изучая изменение магнитного поля, они смогут узнать, как тепло перемещается через ядро Земли.

Исследователи сопоставили записи о древних вулканических породах, которые сохранили направление магнитного поля Земли в нескольких разных точках за последние десятки или сотни миллионов лет, чтобы составить картину того, как магнитное поле Земли менялось с течением времени. Затем они провели моделирование того, как тепло, проходящее через ядро и мантию планеты, создает магнитное поле для сценариев как с гигантскими каплями горячей породы, так и без них, и сравнили это с реальными показаниями магнитного поля.

Они обнаружили, что моделирование с каменными каплями лучше всего соответствует древним магнитным данным. «Эти симуляции конвекции, происходящей в ядре и генерирующей магнитное поле, могут воспроизвести некоторые существенные особенности [magnetic] поле, но только тогда, когда вы создаете сильную неоднородность в количестве тепла, вытекающего из верхней части ядра», — говорит Биггин.

Другими словами, эти регионы, вероятно, были намного жарче, чем регионы вокруг них, на протяжении сотен миллионов лет, что привело к уменьшению теплового потока между ядром и мантией. Согласно моделированию команды, этот другой тепловой поток помог бы создать и стабилизировать магнитное поле Земли.

Большинство геологов предполагают, что на протяжении миллионов лет магнитное поле Земли было по существу симметричным, подобно стержневому магниту, используемому в компасе. Но Биггин и его команда также обнаружили, что древнее магнитное поле в среднем не было симметричным и содержало систематические отклонения, которые сохранялись на протяжении миллионов лет и, по-видимому, также являются результатом этих комков камней. Это может иметь значение для того, как геологи рассчитывают движение древних горных пород и рассказывают нам о том, как со временем менялись глубинные структуры Земли, говорит Биггин.

Если выводы команды верны, то разница температур, обнаруженная в каплях, может также существовать в точках самого верхнего внешнего ядра Земли, которую можно обнаружить с помощью сейсмических волн, говорит Биггин.

Но это будет чрезвычайно сложно уловить, говорит Санне Коттар в Кембриджском университете. «У меня есть сомнения», — говорит она. «Нам очень сложно составить карту изменений внутри ядра, поскольку нам приходится просматривать так много мантийного материала, прежде чем мы его увидим».