Как Земля поддерживает свое магнитное поле?

Новое исследование международной команды ученых, включая специалистов из Института Карнеги, показало, как наличие легких элементов, таких как кремний, в ядре Земли могло повлиять на зарождение и поддержание геодинамо — механизма, генерирующего магнитное поле планеты. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Магнитное поле защищает жизнь на Земле от опасных заряженных частиц солнечного ветра и космических лучей. Оно создается движением жидкого железа во внешнем ядре. Однако вопросы об источниках энергии, питающих геодинамо на протяжении миллиардов лет, остаются открытыми. Одна из ключевых гипотез связывает его работу с тепловой конвекцией, обусловленной охлаждением ядра, и дополнительной плавучестью легких элементов, выделяющихся при кристаллизации внутреннего ядра.

Ученые смоделировали в лаборатории условия глубоких недр Земли, чтобы изучить, как примесь кремния влияет на теплопроводность материала ядра. Как пояснил Александр Гончаров, чем ниже теплопроводность ядра, тем меньше требуется энергии для запуска геодинамо. Команда установила, что при концентрации около 8 весовых процентов кремния в моделируемом внутреннем ядре, геодинамо могло функционировать на протяжении всей истории планеты исключительно за счет тепловой конвекции, без необходимости дополнительного движения материала. В будущем исследователи планируют изучить влияние на этот процесс других легких элементов — кислорода, серы и углерода.