Znanstvenici teoretiziraju da su unutar Zemljine unutrašnjosti uvjeti izuzetno vrući i pod velikim pritiskom. To omogućuje podjelu jezgre željeza i nikla između čvrste unutarnje regije i tekuće vanjske regije. Smatra se da je dinamika ove jezgre odgovorna za pokretanje zaštitne magnetosfere našeg planeta, zbog čega su znanstvenici odlučni poboljšati svoje razumijevanje toga.
Zahvaljujući novim istraživanjima koje je proveo međunarodni tim znanstvenika, čini se da jezgra regija također ima svoj udio "snijega"! Drugim riječima, njihova su istraživanja pokazala da se u vanjskoj jezgri sićušne čestice željeza stvrdnjavaju i padaju i stvaraju gomile debljine do 320 km na vrhu vanjske jezgre. Ovi nalazi bi mogli uvelike poboljšati naše razumijevanje snaga koje utječu na čitav planet.
Istraživanje je proveo tim istraživača sa Jackson School of Geoscience sa Sveučilišta u Teksasu u Austinu koji je vodio prof. Youjun Zhang sa Instituta za atomsku i molekularnu fiziku Sveučilišta Sichuan. Studija koja opisuje njihovo istraživanje objavljena je u broju koji je objavljen 23. prosinca Časopis za geofizička istraživanja (JGR) Solid Earth.
Proučavanje dubina Zemlje nije lak zadatak, jer radar koji prodire u zemlju ne može ispitati da li je duboko i izravno uzorkovanje apsolutno nemoguće. Kao rezultat toga, istraživači su prisiljeni proučavati unutrašnjost Zemlje kroz znanost o seizmologiji - tj. Proučavanju zvučnih valova koji nastaju geološkom aktivnošću i redovito prolaze kroz planet.
Mjereći i analizirajući te valove, geološki znanstvenici dobivaju bolju sliku strukture i sastava unutrašnjosti. U posljednjih nekoliko godina, primijetili su odstupanje između seizmičkih podataka i trenutnih modela Zemljine jezgre. U osnovi, izmjereni valovi kretali bi se sporije nego što se očekivalo pri prolasku kroz bazu vanjske jezgre i brže kada bi se kretali kroz istočnu hemisferu unutarnje jezgre.
Da bi razriješio ovu misteriju, prof. Zhang i njegovi kolege predložili su da se u vanjskoj jezgri može dogoditi kristalizacija željeznih čestica, stvarajući unutarnju jezgru sa "snježnom kapom". Teoriju da sloj suspenzije postoji između unutarnje i vanjske jezgre prvi je predložio S. I. Braginskii 1963. godine, ali je odbijena zbog prevladavajućeg znanja o uvjetima topline i tlaka u jezgri.
Međutim, koristeći niz eksperimenata provedenih na materijalima sličnim jezgrama i novije znanstvene studije, prof. Zhang i njegov tim uspjeli su pokazati da je kristalizacija u vanjskoj jezgri doista moguća. Nadalje, otkrili su da bi oko 15% donjeg dijela vanjske jezgre moglo biti napravljeno od kristala na bazi željeza koji će s vremenom pasti i taložiti se na vrhu čvrste unutarnje jezgre.
"To je vrsta bizarne stvari o kojoj treba razmišljati", rekao je Nick Dygert, docent na Sveučilištu u Tenesseeju koji je pomogao u provođenju istraživanja u sklopu postdoktorskog zajedništva s JSG-om. "Imate kristale unutar vanjske jezgre koji se spuštaju na unutarnju jezgru na udaljenosti od nekoliko stotina kilometara."
Kao što je objasnio prof. Jung-Fu Lin (još jedan koautor studije), to je slično načinu na koji se stijene stvaraju unutar vulkana. "Zemaljska metalna jezgra djeluje poput magmatske komore o kojoj bolje znamo u kori", rekao je. Tim je čak usporedio procesnu kapu zbog čega se na vanjskoj jezgri Zemlje formiraju gomile željeznih čestica u odnosu na ono što se događa u magm komorama bliže Zemljinoj površini.
Dok zbijanje minerala stvara ono što je u magm komorama poznato kao "kumulativna stijena", zbijanje čestica željeza duboko u Zemljinoj unutrašnjosti doprinosi rastu unutrašnje jezgre i smanjivanju vanjske jezgre. Akumulacija ovih čestica u vanjskoj jezgri objašnjavala bi seizmičke aberacije jer bi promjena debljine između istočne i zapadne polutke objasnila promjenu brzine.
S obzirom na utjecaj jezgre na fenomene širom planete - poput gore spomenute magnetosfere i zagrijavanja koje pokreće tektonska aktivnost - učenje više o njenom sastavu i ponašanju bitno je za poboljšanje našeg razumijevanja kako funkcioniraju ovi veći procesi. U tom pogledu, istraživanje koje su proveli prof. Zhang i njegovi kolege moglo bi pomoći u rješavanju dugogodišnjih pitanja o unutrašnjosti Zemlje i kako je to došlo.
Kao što je to rekao Bruce Buffet, profesor geoznanosti na UC Berkley, koji proučava planetarne interijere (a nije bio uključen u studiju):
„Povezivanje predviđanja modela s anomaličnim opažanjima omogućava nam izvući zaključke o mogućim sastavima tekuće jezgre i možda povezati te informacije s uvjetima koji su prevladavali u vrijeme formiranja planete. Početni uvjet je važan čimbenik da Zemlja postane planet kakav poznajemo. "
S obzirom na način na koji se vjeruje da su magnetosfera Zemlje i njezino tektonsko djelovanje igrali vitalnu ulogu u nastanku i evoluciji života, razumijevanje dinamike unutrašnjosti našeg planeta moglo bi također pomoći u lovu na potencijalno useljive egzoplanete - a da ne spominjemo ekstra- zemaljski život!
Istraživanje su financirali Nacionalna zaklada za prirodne znanosti u Kini, Fondovi za temeljna istraživanja za središnja sveučilišta, Jackson School of Geoscience, National Science Foundation i Sloan Foundation.
