Zemské jadro je staré „iba“ 1 miliardu rokov, o 3,5 miliardy rokov mladšie ako Zem
Pevné vnútorné jadro Zeme je staré „iba“ 1 miliardu rokov, vyplýva zo štúdie publikovanej v časopise Physical Review Letters. Informácie sa môžu zdať prekvapujúce, keďže sa vek našej planéty odhaduje na 4,5 miliardy rokov, informujú vo štvrtok podľa agentúry Agerpres živé vedy.
Zem je ako koláč zložený z viacerých prekrývajúcich sa vrstiev - pevná kôra, horúci viskózny plášť a jadro tvorené kvapalnou vonkajšou časťou a pevnou vnútornou časťou. Toto pevné vnútorné jadro rastie pomaly, keď sa roztavené železo na vonkajšej strane jadra ochladzuje a kryštalizuje. Tento proces prispieva k sile rotačného pohybu kvapalného vonkajšieho jadra, ktoré zase produkuje magnetické pole, ktoré obklopuje Zem, a chráni celú biosféru pred škodlivými účinkami veľkého množstva slnečného a kozmického žiarenia.
Inými slovami, pevné vnútorné jadro Zeme je mimoriadne dôležitým prvkom celku, ale o histórii tejto železnej „gule“ s priemerom 2 442 kilometrov nie je veľa známe. Odhady jeho veku sa pohybovali od 500 miliónov rokov do viac ako 4 miliárd rokov, takmer rovnako staré ako Zem sama.
Vedci tentoraz vtlačili malý kúsok železa medzi dva diamanty a premietli naň laserové lúče, aby dospeli k novému odhadu, že vek vnútorného jadra Zeme sa pohybuje medzi 1 miliardou a 1,3 miliardy rokov - teda obdobím, ktoré sa zhoduje s prudkým zvýšením intenzity magnetického poľa Zeme.
„Zem je v slnečnej sústave jedinečná tým, že má magnetické pole a je živou planétou,“ uviedol geológ Jung-Fu Lin z texaskej univerzity v Austine. „Naše výsledky môžu byť použité na určenie, prečo iné planéty v slnečnej sústave nemajú magnetické polia.“.
Magnetické pole Zeme je poháňané „geodynamickým“ - dynamika vonkajšieho jadra bohatého na železo premení celú planétu na obrovský elektromagnet. Geodynamika je zodpovedná za existenciu magnetických pólov a magnetického štítu, ktorý nás chráni pred kozmickým a slnečným žiarením. Ak by neexistovali, tieto častice by pomaly, ale isto ničili zemskú atmosféru.
Pohyb vnútorného jadra je čiastočne poháňaný teplom - alebo teplom. Keď sa zemské jadro postupne ochladzuje, kryštalizuje zvnútra von. Tento kryštalizačný proces uvoľňuje energiu, ktorá následne dodáva pohyb vonkajšieho jadra do kvapaliny (roztavenej). Táto energia uvoľnená procesom kryštalizácie (tuhnutia) je kompozičným zdrojom energie geodynamiky, tvrdí Lin.
V experimente, ktorý koordinoval, chcel Lin pomocou empirických dôkazov vypočítať energiu z každého z týchto zdrojov. Poznanie objemu energie umožňuje odhadnúť vek vnútorného jadra.
Aby sa to dosiahlo, vedci v malom rozsahu znovu vytvorili podmienky v jadre. Zahriali malý kúsok železa s hrúbkou 6 mikrónov (veľkosť červenej krvinky) na teplotu 2 727 stupňov Celzia a simulovali obrovský tlak v strede Zeme, čím stlačili kúsok železa medzi dva diamanty. Potom za týchto podmienok zmerali vodivosť kusu železa.
Meranie vodivosti umožnilo výskumníkom vypočítať rýchlosť ochladenia jadra, čo prispieva k aktívnej údržbe geodynamiky. Zistili, že geodynamika čerpala z chladeného jadra asi 10 wattov energie - čo je niečo vyše jednej pätiny úrovne tepelnej energie, ktorú Zem stráca v priestore z povrchu (46 wattov).
Akonáhle vypočítali množstvo stratenej energie, vedci dokázali vypočítať vek vnútorného jadra planéty. Poznanie rýchlosti tepelných strát vedcom umožnilo vypočítať, ako dlho trvalo dosiahnutie tuhej hmoty veľkosti pevného vnútorného jadra z vnútorného „oceánu“ roztaveného železa.
Výsledok 1 miliardy - 1,3 miliardy rokov ukazuje, že zemské jadro je relatívne mladé. Existujú aj nižšie odhady, napríklad odhad publikovaný v roku 2016 časopisom Nature, ktorý tvrdil, že vek vnútorného jadra bude 700 miliónov rokov. Tento odhad z roku 2016 bol urobený pomocou metódy podobnej metóde, ktorú použil Jung-Fu Lin, ale na získanie nového odhadu boli použité výkonnejšie nástroje na dosiahnutie úrovne teploty a tlaku generovaného v jadre.
Okrem toho analýza starých magnetických hornín odhalila, že došlo k zosilneniu magnetického poľa Zeme v období pred 1 miliardou až 1,5 miliardami rokov, vyplýva zo štúdie zverejnenej v roku 2015 aj Nature. Nové výsledky sa dokonale zhodujú s týmto dôkazom, pretože táto kryštalizácia vnútorného jadra poskytla „podporu“ magnetickému poľu, vysvetľuje Lin.
Stále existujú otázky, ako sa teplo pohybuje okolo zemského jadra. Na rozdiel od kusu železa použitého v experimente nie je zemské jadro vyrobené iba z tohto kovu - obsahuje aj ďalšie ľahšie prvky, ako je uhlík, vodík, kyslík, kremík a síra. Ale podiel týchto ľahších prvkov nie je známy, a z tohto dôvodu je ťažké špekulovať, ako menia vodivosť vnútorného jadra. Toto je nová výskumná téma, ktorú si vybral Lin a jeho tím.
„Snažíme sa pochopiť, ako tieto svetelné prvky menia vlastnosti tepelnej vodivosti železa pri tlaku a teplotných podmienkach v strede Zeme,“ uviedol Lin.