Вътрешното ядро ​​на Земята се е втвърдило преди около 565 милиона години - точно навреме, за да спаси не само магнитното поле на планетата от предстоящ колапс, но и да му даде тласък към сегашната му мощна фаза, сочи ново изследване.

Откритието, публикувано в списание Nature Geoscience, подкрепя идеята, предложена преди това на базата на симулации, че вътрешното ядро ​​на Земята е сравнително младо.

То също така дава представа как и колко бързо Земята губи топлина от създаването си преди 4,54 милиарда години, което е важно, за да разбере не само генерирането на магнитния щит на планетата, но и конвекцията в рамките на мантията и тектоничните плочи, подчертава ScienceNews.

"Не разполагаме с много реални показатели за термичната история на нашата планета“, коментира Питър Олсън (Peter Olson), геофизик от Университета „Джонс Хопкинс“, който не е участвал в новото проучване. „Знаем, че вътрешността е била по-гореща от днес, защото всички планети губят топлина. Но не знаем каква е била средната температура преди един милиард години, в сравнение със сегашната”. 

Желязно-никеловото ядро ​​на нашата планета се състои от два слоя: твърдо вътрешно ядро ​​и разтопено външно ядро. Кога се е оформило като твърдо вътрешното ядро ​​е отдавнашна загадка. "Предложените възрасти варират между около 500 милиона години и по-стари от 2,5 милиарда години", разказва съавторът Джон Тардуно (John Tarduno), геофизик от университета в Университета в Рочестър, Ню Йорк.

Взаимодействието на двата слоя задвижва геодинамото, циркулацията на богатата на желязо течност захранва магнитното поле. Това поле, заобикалящо планетата, предпазва Земята от въздействието на слънчевия вятър, постоянен поток от заредени частици, излъчвани от слънцето.

Докато вътрешното ядро ​​се охлажда и кристализира, съставът на останалата течност се променя - по-леката течност се издига във вид на струи, а охлаждащите се кристали потъват. Тази самоподдържаща се, управлявана от плътността циркулация, генерира силно магнитно поле с два противоположни полюса.

Следите от магнетизма в древните скали показват, че Земята е имала магнитно поле още преди 4,2 милиарда години. Това по-ранно поле вероятно се генерира от топлината в планетата, която управлява циркулацията в разтопеното ядро. С течение на времето обаче компютърните симулации подсказват, че циркулацията на топлина вече не е достатъчно силна, за да продължи да захранва силно магнитно поле. Вместо това, полето започна да се изключва, оставяйки в скалните записи следи от отслабването на интензивността и бързото обръщане на полюсите в продължение на милиони години. И тогава, в някакъв момент, вътрешното ядро ​​на Земята започва да кристализира и да задейства геодинамото и да генерира ново силно магнитно поле.

_{Геомагнитно поле и нарастване на вътрешното ядро. Young inner core inferred from Ediacaran ultra-low geomagnetic field intensity, Richard K. Bono, John A. Tarduno, Francis Nimmo & Rory D. Cottrell, Nature Geoscience}

Сега учените смятат, че са намерили доказателства кога се е случило това отслабване на магнитното поле.

Изследователите, ръководени от геофизика Ричард Боно (Richard Bono), сега в Университета на Ливърпул в Англия, проучват магнитните включения в група скали в Квебек, Канада, датирани преди около 565 милиона години. Анализите на включенията в монокристали плагиоклаз и клинопироксен - подобни на игли богати на желязо зърна, които се подравняват по ориентацията на магнитното поле, което е съществувало при образуването на скалите - показват, че магнитното поле на планетата е било изключително слабо по това време, съобщават изследователите.

“Тези стойности на древната интензивност са 10 пъти по-малки от сегашното магнитно поле, по-ниски от наблюдаваните по-рано”, коментира Тардуно. "Това показва, че с ядрото се е случило  нещо фундаментално."

В комбинация с предишни проучвания, които откриват, че магнитното поле също така бързо обръща полярността си през този период от време, новият резултат показва, че земното магнитно поле може да е било в момент на колапс преди около 565 милиона години. Това подсказва, че вътрешното ядро ​​все още не се е втвърдило. Животът на Земята има късмет, че в крайна сметка това се е случило.

"Вероятно нещата са се развили добре за нашата планета", коментира Тардуно. „Но не е задължително да стане така”.

Вътрешното ядро ​​и обитаемостта на планетата

Днес геодинамото се захранва от нарастването на вътрешното ядро ​​и е от съществено значение за обитаемостта на нашата планета, казва Ричард Боно. „Нашето магнитно поле е част от това, което прави Земята специална планета и досега единствената, на която има живот. Еволюцията на вътрешността на Земята и генерираното в нея геодинамо има важна роля в опазването на живота.

По-доброто разбиране на тази еволюция на вътрешността на Земята може да предостави на изследователите важни улики не само за формирането на планетата и обитаемостта на Земята, но и за търсенето на живот на екзопланетите, които приличат на Земята.

"Същите фактори, които задвижват динамото на Земята, могат да повлияят на магнитното екраниране на екзопланетите", коментира Тардуно. "Възможно е някои планети да нямат стабилно динамо и тези планети няма да имат магнитното екраниране, с което разполагаме, което означава, че атмосферата и водата им могат да изчезнат."

Освен че е критична точка в еволюцията на Земята, преди 565 милиона години е и критичен момент за голямата диверсификацията на живота на Земята, отбелязва Тардуно. „Това е времето на фауната на периода Едиакар, първите големи сложни организми, които виждаме в геоложкия запис. Това е фундаментална промяна от микробния живот, съхранен в най-старите скали".

_{Животът в едиакарското море. Кредит: Ryan Somma on Flickr}

Има ли тогава някакъв вид причинно-следствена връзка между по-силното геодинамо и едиакарския взрив на разнообразие от животински форми?

"Вярно е, че ако имаме по-слабо магнитно екраниране, ще имаме повече вредни лъчения, идващи на Земята," коментира Тардуно. "Такава радиация може да бъде вредна за ДНК, например, и има твърдения, че това може да стимулира мутации."

„Със сигурност ще трябва повече да се помисли по този въпрос".

Новата констатация е "много важна", заяви Олсън. Тъй като скалите, носещи магнитните зърна, не се охлаждат мигновено, а за дълго време, данните представляват средната интензивност на полето за период от около 100 000 години. Това означава, че учените не просто са заснели моментна снимка във време на колебание на полето, а са намерили истински, устойчив сигнал, отбелязва геофизикът. Компютърните симулации показват, че слабата фаза на полето може да е продължила много по-дълго - от 900 милиона до 600 милиона години. Повече данни за палеоинтензивността в рамките на този период от време, както и от други места, биха помогнали да се потвърди, че наблюдаваната слаба фаза наистина е сигнализирала за последните конвулсии на това ранно вътрешно ядро.