Bez obzira na to ima li planet magnetsko polje ili ne, ide dug put prema utvrđivanju da li je moguće useliti ili ne. Dok Zemlja ima snažnu magnetosferu koja štiti život od štetnog zračenja i sprečava solarni vjetar da skida atmosferu, poput planeta Mars više ne radi. Otuda je išao od svijeta s gušćom atmosferom i tekućom vodom na površini, do hladnog, presušenog mjesta kakvo je danas.
Iz tog razloga, znanstvenici su dugo pokušavali razumjeti što pokreće Zemljino magnetsko polje. Do sada je postojao konsenzus da je to bio dinamo efekt stvoren Zemljinom tekućom vanjskom jezgrom koja se okreće u suprotnom smjeru od rotacije Zemlje. Međutim, nova istraživanja iz Tokijskog tehnološkog instituta sugeriraju da je to zapravo možda posljedica prisutnosti kristalizacije u zemljinoj jezgri.
Istraživanje su proveli znanstvenici Instituta za znanost o Zemlji-život (ELSI) iz Tokyo Tech-a. Prema njihovoj studiji pod nazivom "Kristalizacija silicijevog dioksida i sastavni sastav jezgre Zemlje", koja se pojavila nedavno u Priroda - energija koja pokreće Zemljino magnetsko polje može imati više veze s kemijskim sastavom Zemljine jezgre.
Posebna briga istraživačkog tima bila je brzina Zemljine jezgre koja se hladi tijekom geološkog vremena - što je već neko vrijeme predmet rasprave. A za dr. Keija Hirosea, ravnatelja Instituta za znanost o Zemlji i životu i vodećeg autora na papiru, to je bila neprestana potraga. U studiji iz 2013. godine, podijelio je nalaze istraživanja koji su ukazivali na to kako se jezgra Zemlje možda hladila znatno više nego što se prije mislilo.
On i njegov tim zaključili su da se od stvaranja Zemlje (prije 4,5 milijardi godina) jezgra mogla ohladiti za čak 1.000 ° C (1.832 ° F). Ovi su nalazi bili prilično iznenađujući za zajednicu znanosti o Zemlji - što je dovelo do onoga što su jedan znanstvenici nazvali „Novim temeljnim paradoksom topline“. Ukratko, ova brzina hlađenja jezgre značila bi da će za održavanje Zemljinog geomagnetskog polja biti potreban neki drugi izvor energije.
Povrh svega, a povezano je s problemom hlađenja jezgre, bilo je nekoliko neriješenih pitanja o kemijskom sastavu jezgre. Kao što je dr. Kei Hirose rekao u izjavi za Tokyo Tech:
„Jezgra je uglavnom željezo i nešto nikla, ali sadrži i oko 10% legura poput silicija, kisika, sumpora, ugljika, vodika i drugih spojeva. Smatramo da su mnoge legure istodobno prisutne, ali ne znamo koliki je svaki element kandidata. "
Da bi se to riješilo, Hirose i njegovi kolege u ELSI-u proveli su niz eksperimenata u kojima su razne legure bile podvrgnute uvjetima topline i tlaka sličnim onima u Zemljinoj unutrašnjosti. To se sastojalo od korištenja dijamantnog nakovnja za cijeđenje uzoraka legure veličine prašine za simuliranje uvjeta visokog tlaka, a zatim zagrijavanjem laserskim snopom sve dok nisu postigli ekstremne temperature.
U prošlosti su se istraživanja legura željeza u jezgri uglavnom usredotočila ili na legure željeza-silicijuma ili na željezo-oksid pri visokom tlaku. No, radi svojih eksperimenata, Hirose i njegovi kolege odlučili su se usredotočiti na kombinaciju silicija i kisika - za koje se vjeruje da postoje u vanjskoj jezgri - i pregledavanje rezultata elektronskim mikroskopom.
Istraživači su otkrili da su se u uvjetima ekstremnog pritiska i topline uzorci silicija i kisika kombinirali kako bi tvorili kristale silicijum-dioksida - koji su bili po sastavu slični mineralnom kvarcu koji se nalazi u Zemljinoj kori. Ergo, studija je pokazala da bi kristalizacija silicijevog dioksida u vanjskoj jezgri oslobodila dovoljno plovnosti za napajanje jezgre i dinamo efekt već od Hadean eona nadalje.
Kao što je John Hernlund, također član ELSI-a i koautor studije, objasnio:
„Ovaj se rezultat pokazao važnim za razumijevanje energije i evolucije jezgre. Bili smo uzbuđeni jer su naši proračuni pokazali da kristalizacija kristala silicijevog dioksida iz jezgre može pružiti ogroman novi izvor energije za napajanje magnetskog polja Zemlje. "
Ova studija ne pruža samo dokaze koji pomažu u rješavanju takozvanog „Novog jezgre toplinskog paradoksa“, već nam može pomoći i unaprijediti naše razumijevanje kakvi su bili uvjeti tijekom formiranja Zemlje i ranog Sunčevog sustava. U osnovi, ako silicij i kisik tijekom vremena tvore kristal silicijevog dioksida u vanjskoj jezgri, tada će se prije ili kasnije proces zaustaviti kad ponestane jezgra iz tih elemenata.
Kad se to dogodi, možemo očekivati da će Zemljino magnetsko polje patiti, što će imati drastične posljedice za život na Zemlji. Također pomaže ograničiti koncentracije silicija i kisika koje su bile prisutne u jezgri prilikom prvog formiranja Zemlje, što bi moglo ići dug put prema informiranju naših teorija o stvaranju Sunčevog sustava.
Štoviše, ovo istraživanje može pomoći geofizičarima da utvrde kako i kada su druge planete (poput Marsa, Venere i Merkura) još uvijek imale magnetska polja (i vjerojatno dovele do ideja kako bi se ponovo mogle pokrenuti). To bi čak moglo pomoći znanstvenim timovima koji traže lov na egzoplanete kako bi utvrdili koji egzoplaneti imaju magnetosfere, što bi nam omogućilo da otkrijemo koji bi ekstra sunčevi svjetovi mogli biti naseljeni.
