Wie hat die Erde ein marsianisches Schicksal vermieden? Uralte Felsen geben Hinweise

Ungefähr 1.800 Meilen unter unseren Füßen erzeugt das Spinnen von flüssigem Eisen im äußeren Kern der Erde das schützende Magnetfeld unseres Planeten. Dieses Magnetfeld ist unsichtbar, aber für das Leben auf der Erde lebenswichtig, da es den Planeten vor dem Sonnenwind schützt – Strahlungsströmen der Sonne.

Vor etwa 565 Millionen Jahren jedoch, die MagnetfeldSeine Stärke ist auf 10 Prozent seiner heutigen Stärke gesunken. Dann erholte sich das Feld auf mysteriöse Weise und erlangte seine Stärke vor der kambrischen Explosion des vielzelligen Lebens auf der Erde zurück.

Was hat das Magnetfeld zum Abprallen gebracht?

Laut neuen Forschungsergebnissen von Wissenschaftlern der University of Rochester erfolgte diese Regeneration innerhalb weniger zehn Millionen Jahre – schnell in geologischen Zeitskalen – und fiel mit der Bildung des festen inneren Kerns der Erde zusammen, was darauf hindeutet, dass der Kern wahrscheinlich eine direkte Ursache ist .

„Der innere Kern ist sehr wichtig“, sagt John Tarduno, Professor für Geophysik am Department of Earth and Environmental Sciences und Dekan für Kunst, Naturwissenschaften und technische Forschung in Rochester. „Kurz bevor der innere Kern zu wachsen begann, drohte das Magnetfeld zusammenzubrechen, aber sobald der innere Kern zu wachsen begann, wurde das Feld erneuert.“

In dem in veröffentlichten Artikel NaturverbindungenIn diesem Artikel identifizierten die Forscher mehrere Schlüsseldaten in der Geschichte des inneren Kerns, einschließlich einer genaueren Schätzung seines Alters. Die Forschung liefert Hinweise auf die Geschichte und zukünftige Entwicklung der Erde und wie sie zu einem bewohnbaren Planeten wurde, sowie auf die Entwicklung anderer Planeten im Sonnensystem.

Schalte die Informationen in den alten Felsen frei

Die Erde besteht aus Schichten: der Kruste, in der das Leben existiert; Das Mantel, die dickste Schicht der Erde; Der geschmolzene äußere Kern und der feste innere Kern, der wiederum aus einem äußeren inneren Kern und einem tieferen inneren Kern besteht.

Das Magnetfeld der Erde entsteht in ihrem äußeren Kern, wo es flüssiges Eisen in Rotation versetzt elektrische StrömeEs treibt ein Phänomen namens Geodynamo an, das das Magnetfeld erzeugt.

Aufgrund der Beziehung des Magnetfelds zum Erdkern versuchen Wissenschaftler seit Jahrzehnten festzustellen, wie sich das Magnetfeld und der Kern der Erde im Laufe der Geschichte unseres Planeten verändert haben. Sie können das Magnetfeld aufgrund der Lage und der extremen Temperaturen der Materialien im Kern nicht direkt messen. Glücklicherweise enthalten Mineralien, die an die Erdoberfläche aufsteigen, winzige magnetische Partikel, die die Richtung und Intensität des Magnetfelds fixieren, wenn die Mineralien aus ihrem geschmolzenen Zustand abkühlen.

Um die Lebensdauer und das Wachstum des inneren Kerns besser einzuschränken, verwendeten Tarduno und sein Team Kohlendioxid₂ In-vitro-Laser und supraleitendes Quanteninterferenzgerät (SQUID) zur Analyse von Feldspatkristallen aus Anorthositgestein. Diese Kristalle haben winzige Magnetnadeln im Inneren, die „ideale Magnetaufzeichnungsgeräte“ sind, sagt Tarduno.

Durch die Untersuchung des in alten Kristallen eingeschlossenen Magnetismus – ein Feld, das als Paläomagnetismus bekannt ist – haben Forscher zwei wichtige neue Daten in der Geschichte des inneren Kerns identifiziert:

• Vor 550 Millionen Jahren: Die Zeit, in der sich das Magnetfeld nach einem Zusammenbruch vor etwa 15 Millionen Jahren schnell zu regenerieren begann. Forscher führen die schnelle Regeneration des Magnetfelds auf die Bildung von a zurück solider innerer Stahl wodurch der geschmolzene äußere Kern wieder aufgeladen und die Stärke des Magnetfelds wiederhergestellt wurde.
• Vor 450 Millionen Jahren: Die Zeit, in der sich die Struktur des wachsenden inneren Kerns änderte und die Grenze zwischen dem inneren und dem äußeren Kern anzeigte. Diese Änderungen im inneren Kern fallen aufgrund von etwa gleichzeitigen Änderungen in der obersten Regalstruktur zusammen tektonischen Platten auf dem Dach.

„Weil wir das Alter des inneren Kerns genauer eingrenzen konnten, können wir die Tatsache untersuchen, dass der aktuelle innere Kern tatsächlich aus zwei Teilen besteht“, sagt Tarduno. „Die Bewegungen der tektonischen Platten auf der Erdoberfläche beeinflussten indirekt den inneren Kern, und die Geschichte dieser Bewegungen ist tief im Inneren der Erde in die Struktur des inneren Kerns eingeprägt.“

Vermeiden Sie ein Mars-ähnliches Schicksal

Ein besseres Verständnis der Dynamik und des Wachstums des inneren Kerns und des Magnetfelds hat wichtige Auswirkungen, nicht nur bei der Aufdeckung der Vergangenheit der Erde und der Vorhersage ihrer Zukunft, sondern auch bei der Aufdeckung der Art und Weise, wie andere Planeten magnetische Abschirmungen bilden und die dafür notwendigen Bedingungen aufrechterhalten können Leben im Hafen.

Forscher glauben, dass zum Beispiel der Mars einst ein Magnetfeld hatte, aber dieses Feld sich auflöste, wodurch der Planet anfällig dafür wurde. Sonnenwind Und die Oberfläche ohne Ozeane. Während unklar ist, ob das Fehlen eines Magnetfelds dazu führen wird, dass die Erde dasselbe Schicksal erleidet, „wird die Erde sicher viel verlieren Wasser „Wenn das Magnetfeld der Erde nicht erneuert worden wäre, wäre der Planet trockener gewesen und hätte sich sehr von dem heutigen Planeten unterschieden“, sagt Tarduno.

In Bezug auf die Entwicklung von Planeten unterstreicht die Forschung die Bedeutung des magnetischen Schilds und eines Mechanismus für seine Erhaltung, sagt er.

„Diese Studie unterstreicht wirklich die Notwendigkeit, so etwas wie Wachstum zu haben Der innere Kern das ein Magnetfeld für die Lebensdauer eines Planeten – mehrere Milliarden Jahre – aufrechterhält. “