Žemės gelmės: šiluma ir magnetizmas

Kalifornijos universiteto geofizikams, vadovaujamiems Briuso Bafeto (Bruce Buffet), pavyko išmatuoti magnetinio lauko intensyvumą Žemės branduolio viduje, beveik 2900 km po žeme. Paaiškėjo, kad tokiame gylyje magnetinio lauko intensyvumas sieka 25 gausus. Tai reiškia, kad jis - 50 sykių stipresnis nei kompaso rodyklėms ramybės neduodantis magnetinis laukas Žemės paviršiuje. Beje, žemės gelmių tyrimams geofizikas pasitelkė Mėnulį ir tolimiausius Visatos objektus – kvazarus.

Nors gautas magnetinio lauko stiprumo įvertis svyruoja apie mokslininkų iškeltų prognozių amplitudės vidurį, jis sukelia tam tikrų keblumų identifikuojant galimus Žemės branduolyje tvyrančios pragariškos kaitros šaltinius. Ši kaitra yra mūsų planetos savotiška vidinė „dinama“, kuri generuoja gyvybei planetoje tiesiog gyvybiškai reikalingą magnetinį lauką.

Stiprus magnetinis laukas išorinėje Žemės branduolio dalyje byloja apie tai, jog šiuose branduolio sluoksniuose vyksta intensyvi konvekcija, tad išsiskiria labai daug šilumos. Tačiau B.Bafetas pastebi, kad mokslininkams dar reikia atskleisti šio reiškinio priežastingumą.

Kaip galimi pragariško karščio Žemės branduolyje šaltiniai įvardijami trys „kandidatai“. Pirmiausiai – neišsisklaidžiusi šiluminė energija, išlikusi nuo tada, kai mūsų planeta dar tik formavosi, t.y., prieš 4,5 mlrd. metų. Antras „kandidatas“ – gravitacinės energijos išsisklaidymas. Ši energija išsilaisvina tada, kai skystame Žemės branduolyje sunkesni cheminiai elementai juda branduolio centro link, o ten, ėmę stingti, formuoja kietą vidinį Žemės branduolį. Galiausiai, trečia galimybė – radioaktyvus ilgaamžių izotopų (urano, torio ir kalio) skilimas.

Silpnas, maždaug 5 gausų, (gausas - magnetinio srauto tankio vienetas c.g.s. sistemoje, 1 gausas = 10–4 teslų) magnetinio lauko stiprumas liudytų, kad tik labai maža šilumos dalis atsiranda kaip radioaktyvaus skilimo pasekmė. Savo ruožtu, labai stiprus magnetinis laukas (maždaug 100 gausų) leistų manyti, kad pagrindinis šilumos pertekliaus branduolyje kaltininkai – būtent radioaktyvaus skilimo procesai.

„Magnetinio lauko intensyvumo matavimai leidžia prognozuoti, koks Žemės branduolyje yra energijos poreikis ir iš kur tokia energija gali būti gaunama“ – teigia B.Bafetas. – Maždaug 60 proc. Žemės gelmėse generuojamos energijos atsiranda iš masyvaus vidinio branduolio. Beje, tas vidinis branduolys aušta ir auga.“

Jei energiją, reikalingą Žemės magnetiniam laukui susidaryti, „tiekia“ vidinis planetos branduolys, tai patį magnetinį lauką formuoja išorinis Žemės branduolys. Ši skysta branduolio dalis sudaryta iš geležies ir nikelio, jos storis – apie 2250 km. Šis sluoksnis supa taip pat iš geležies ir nikelio sudarytą, tačiau kietą vidinį branduolį, kurio spindulys – apie 1300 km. Taigi, maždaug 3550 km spindulio Žemės branduolį supa karšta, gliti mantija ir plonytė, vos keliasdešimties kilometrų storio litosferos pluta.

Manoma, kad vėstanti Žemė magnetinį lauką „paveldėjo“ iš protoplanetinio disko, kuriame susiformavo Saulės sistema. Jei ne vidinė planetos „dinama“, šis laukas būtų nusilpęs ir visai sunykęs vos per 10 tūkst. metų. Branduolys planetos gelmėse generavo galybę šiluminės energijos, kuri išoriniam branduolio sluoksniui suteikė skystą, konvekcijos procesams itin parankų pavidalą. Skystos agregatinės būsenos laidūs metalai kyla planetos išorės link, o po to vėsdami slūgsta vidinio branduolio link, suformuodami elektros sroves, kurios ir palaiko magnetinio lauko intensyvumą. Ši galingas elektros srovės generatorius dar vadinamas „dinama“, formuoja taip pat ir iš lėto kintantį planetos paviršiaus magnetinį lauką.

„Magnetinio lauko paviršiuje vyksta pokyčiai, kurie primena vandenynų ar atmosferos sroves, - pasakoja B.Bafetas. – Skirtumas tik tas, kad magnetinio lauko srautus formuoja ir „plukdo“ skystas išorinis branduolys.“

B.Bafetas – teoretikas, kuris, remdamasis stebėjimais, mėgina patobulinti mūsų planetos vidinės dinamos kompiuterinį modelį. Mokslininkas neslepia, kad, kuriant jau antros kartos Žemės gelmių modelį, labai didelė kliūtis yra informacijos apie sąlygas planetos gelmėse stoka.

Ekspertas iškėlė prielaidą, kad daugiau informacijos apie planetos viduje šėlstantį galingą magnetinį lauką galėtų suteikti Mėnulis. Tiksliau, jo trauka Žemės ašies posvyrio atžvilgiu. Mėnulio trauka sukelia vidinio branduolio precesiją, t.y., verčia branduolio ašį suktis priešinga kryptimi nei sukasi Žemė. O tai, savo ruožtu, išoriniame branduolyje sukelia magnetinių pokyčių, kurie tą vidinio branduolio precesiją slopina. Paradoksalu, tačiau tolimųjų kvazarų radijo-stebėjimai sudaro prielaidas labai tiksliai išmatuoti ir įvertinti, Žemės ašies precesijos svyravimus ir, remiantis gautais duomenimis, apskaičiuoti magnetinio lauko intensyvumą.

Mokslininkas atkreipia dėmesį, kad gautas įvertis – 25 gausai – yra išorinio branduolio magnetinio lauko vidurkis. Įvairiose lauko vietose jo intensyvumas gali įgyti įvairių reikšmių.

„O man visame šiame atradime nuostabiausia yra tai, kad į mūsų Žemės gelmes mes galėjome pažvelgti per neįsivaizduojamai tolimus visatos objektus - kvazarus“ – romantiškai apibendrino skaičiavimų autorius.

   

Facebook komentarai