Afbeelding: NASA Goddard/Flickr
Magnetisch veld van de aarde is veel meer dan een leidraad voor onze kompassen en de oorzaak van incidentele zorgen. Het is een deel van de reden dat er leven op deze planeet—het beschermt ons tegen schadelijke zonnestraling die anders zouden kunnen blazen onze ozonlaag weg.
Maar er is nog veel over het magnetische veld wetenschappers niet begrijpen. Belangrijker nog, ze hebben problemen met het uitzoeken waarom het zo sterk. Een team besloten om een kijkje te nemen op de rol van de individuele elementen binnen de planeet die worden verondersteld invloed te hebben op de veld. Blijkt, is de manier nikkel gedraagt zich op de kleinste schalen kunnen helpen verklaren van het magnetische veld sterkte, tot het punt dat een aantal bestaande modellen zou moeten worden heroverwogen. En het begrijpen van het magnetisch veld van de Aarde heeft gevolgen voor alles, dat is gebaseerd op het, met inbegrip van activiteiten die vereisen dat het boren onder de grond.
“Dit is een nieuw idee in de geofysica lijn van het onderzoek dat nikkel verwaarloosd is voor de uitleg van de geodynamo, het mechanisme voor het creëren van het magnetische veld,” studie auteur Giorgio Sangiovanni van het Instituut voor Theoretische Fysica en Astrofysica aan de Universiteit van Würzburg in Duitsland vertelde Gizmodo.
Op het meest basale niveau, de Aarde waarschijnlijk wordt het magnetische veld van temperatuur gradiënten in de buitenste kern waardoor het metaal te convect—dit is min of meer de manier waarop het water zich rond in een pot met kokend water. Metalen geleiden elektrische stroom. Dus, het verplaatsen van metalen in combinatie met het draaien van de Aarde zou kunnen maken buizen van een elektrische stroom, die aan de polen. Lussen van de elektrische stroom die magnetische velden genereren, door middel van hen, zodat de gehele Aarde eindigt uitzien als een magneet waar de palen in lijn zijn met de toppen en de bodems van de buizen.
Het probleem, dat mensen praten over een tijdje nu, is dat er ook een andere manier om warmte over te dragen tussen elementen rond de kern, geleiding, die niet vereist metalen fysiek te verplaatsen. In dat geval is de energie wordt doorgegeven tussen de atomen als ze botsen met elkaar, zoals hoe hitte naar beneden de hendel van de pot water je kookt. Maar als de buitenste kern verliest te veel warmte door geleiding, dan is er niet genoeg energie om de convectie maken van het magnetisch veld. Wetenschappers denken dat dat het geval zou kunnen zijn, en zijn op zoek naar een bron van extra energie kan genereren van het magnetische veld dat zij waarnemen.
Sangiovanni en zijn collega ‘ s besloten om berekeningen te maken over de metalen in de kern, om te zien of ze het kunnen vinden van de ontbrekende energie. Maar in tegenstelling tot de buitenste kern, die voornamelijk uit ijzer, de kern is van 20 procent nikkel. Het team besloot om te onderzoeken hoe nikkel en ijzer specifieke quantum mechanische eigenschappen in de Aarde vaste kern invloed van het magnetisch veld.
Deze eigenschappen zijn niet fundamenteel genoeg om te eisen dat u te buigen over achteruit verbeelden de kat van Schrödinger. Ze beschrijven de structuur van nikkel en ijzer-atomen bij hoge temperaturen, hoe elektronen interactie in de collecties van deze atomen, en hoe deze elementen’ gedrag bij hoge druk. Het blijkt dat nikkel-vorm in een stevige vertraagt de elektronen. De elektronen ook interactie en scatter uit elkaar, het voorkomen van nikkel uit omdat het een goede geleider van warmte, volgens de papieren gisteren gepubliceerd in Nature Communications. Ijzer, ondertussen, heeft een hoge geleidbaarheid bij de temperaturen en drukken te vinden in de binnenste kern.
Kortom, de onderzoekers denken nikkel kan het verminderen van de totale geleidbaarheid van de kern, waardoor het behouden van een extra energiebron van convectie. En dit nieuwe inzicht zou kunnen hebben een groot genoeg effect dat modellen van het magnetisch veld van de Aarde moeten sommige heroverweging.
Maar de onderzoekers zijn de bevindingen niet kan worden genomen als een feit maar toch—ze moeten nog voor het berekenen van andere eigenschappen met betrekking tot hoe nikkel geleidt warmte. “Maar het is veelbelovend,” zei Sangiovanni. “We zullen zien na het berekenen wij een andere belangrijke beperking van de zichtbaarheid,” zoals de thermische en elektrische geleidbaarheid.
Sangiovanni zei dat de anderen die hij sprak waren verrast—veel mensen zijn op zoek naar hoe lichtere elementen zoals silicium invloed van de fysica van de Aarde ‘ s kern. “Ik zou zeggen dat mensen voor een lange tijd gediscussieerd over de mogelijke aanwezigheid van nikkel in de kern van de Aarde,” Dario Alfè, natuurkunde professor aan het University College in Londen vertelde Gizmodo, “maar niemand heeft echt het besproken in de manier Giorgio’ s papier wijst erop, het effect van nikkel op de geleidbaarheid van de kern.”
Dat alles gezegd hebbende, op slechts troost in het feit dat als je niet denkt dat je juist het magnetisch veld van de Aarde, en wetenschappers zijn niet helemaal zeker hoe het werkt.
[Nature Communications]