ללא השדה המגנטי של כדור הארץ, בעלי חיים נודדים מאבדים את דרכם וניווט לכל דבר, החל מספינות ועד צופי בנים, אינו הופך חסר תועלת. אך למרות חשיבותו, התהליך המפעיל את השדה המגנטי של הפלנטה נותר בגדר תעלומה. רעיונות שופעים, אך אף אחד מהם אינו יכול להסביר את עידן השדה המגנטי של כדור הארץ. כעת, מחקר חדש עשוי להיות המפתח לחוסר עקביות זה: מגנזיום צנוע.
תוכן קשור
- השדה המגנטי של כדור הארץ הוא לפחות בן ארבע מיליארדים שנה
- כדור הארץ עשוי להיות מגנטי לאחר שאכל חפץ דמוי כספית
הטיהור של הליבה המותכת של כדור הארץ מייצר זרמים חשמליים המייצרים את השדה המגנטי של כדור הארץ בתהליך המכונה דינמו.
"אם לא היו לך את התנועות העגומות האלה, השדה המגנטי של כדור הארץ היה מתפורר והוא ימות בעוד כעשרה מיליון שנים", אומר ג'וזף אורוק, חוקר פוסט-דוקטורט במכון הטכנולוגי בקליפורניה בפסדנה.
אולם מה לא מכיר את ההצעה הזו לא ברור. התמצקות איטית של הליבה הפנימית של כדור הארץ והתפרקות רדיואקטיבית - שתיים מההשערות המובילות - אינן מייצרות מספיק אנרגיה בכדי להניע את השדה המגנטי כל עוד זה היה בסביבה.
רישומי סלע מצביעים על כך שהשדה המגנטי של כדור הארץ הוא לפחות 3.4 מיליארד שנים, ואולי בן 4.2 מיליארד שנים. קירור הגרעין הפנימי יספק אנרגיה בשווי של מיליארד שנה לשדה המגנטי בלבד. ופשוט אין מספיק חומר רדיואקטיבי בליבה של כדור הארץ כדי שהשערת הדעיכה תעבוד, אומר פרנסיס נימו, מדען פלנטרי מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז.
במחקר חדש, שפורסם בגיליון השבוע של כתב העת Nature, מציעים אורורק ודייויד סטיבנסון, מדען כוכבי לכת בקלטק, מנגנון כימי חדש להגדרת הבדלי הציפה בפנים כדור הארץ בכדי להניע את הגאודינמו.
הצמד הראה באמצעות דגמי מחשב כי בעקבות השפעות ענק שהפציצו את כדור הארץ הקדום, יכול היה להתמוסס כמות קטנה של היסוד מגנזיום בליבה העשירה בברזל.
"כדור הארץ נוצר בסדרה של התנגשויות ענק ואלימות באמת שהיו יכולות לחמם את המעטפת לטמפרטורות גבוהות כמו 7, 000 קלווין [12, 140 מעלות פרנהייט], " אומר אורורק. "בטמפרטורות האלה, אלמנטים שלא בדרך כלל [מתערבבים עם] ברזל, כמו מגנזיום, ייכנסו לברזל."
אך מכיוון שמגנזיום מסיס רק בברזל בטמפרטורות גבוהות, כאשר ליבת כדור הארץ מתקררת, המגנזיום ישקע, או "יימצא שלג", של הליבה החיצונית כסגסוגות עשירות במגנזיום. הסגסוגות הללו מועברות לגבול עם מעטפת הליבה.
"כשאתה שולף מסגסוגת עשירה במגנזיום מהליבה, מה שנשאר מאחור צפוף יותר", אומר אורורק. מסה ריכוזית כזו משחררת אנרגיה כבידה שיכולה לשמש כמקור כוח חלופי עבור הדינמו, הוא מסביר.
על פי דברי אורורק וסטיבנסון, מנגנון המשקעים המגנזיום שלהם יכול היה להניע את הגאודינמו במשך מיליארדי שנים עד שהליבה הפנימית החלה להתקרר ולהתמצק, מה שלפי ההערכות הנוכחיות קרה לפני כמיליארד שנה. בשלב זה, שני התהליכים היו יכולים להתחיל לעבוד במקביל להעצמת השדה המגנטי של כדור הארץ, אומר אורורק.
"משקעים של מגנזיום עלולים להניע את הסעה [ברזל] מקודקלע הליבה, ואילו שחרורם של אלמנטים קלים מהליבה הפנימית [מההמצקה] עשוי להניע את הסעה מלמטה", הוא אומר.
המדען הפלנטרי נימו, שלא היה מעורב במחקר, אומר שהוא אוהב את השערת המשקעים של מגנזיום מכיוון שהוא מניח רק שתי הנחות: שכדור הארץ מתחמם בזמן פגיעה ענקית, וכי במהלך פגיעה ענקית, הליבה המתכית של הפקטור נחשפת. לייצור חומר של מעטפת.
"על הנחה קשה להתווכח איתה, אם כי לא ברור עד כמה חם הוא", אומר נימו. הנחה שתיים מעט פחות בטוחה, הוא אומר, אך מרבית המדענים מסכימים שככל שגופים סלעיים התנגשו בכדור הארץ הקדום, חלק מהאלמנטים מאותם ההשפעות, כמו מגנזיום, יועברו למעטפת. "ברגע שאתה מניח את שתי ההנחות הללו, כל השאר בא באופן טבעי."
כעת, אומר נימו, כל מה שאנחנו צריכים זה ניסויים לבחון את רעיונותיו של אורוק וסטיבנסון. "המחקר שלהם מבוסס בעיקר על תחזיות חישוביות כיצד מגנזיום צריך להתחלק כפונקציה של הטמפרטורה", אומר נימו.
יש חוקרים שכבר עובדים על הניסויים הללו, כך שזה יכול להיות רק עניין של זמן עד שמדענים אפסים את מה שגורם לשדה המגנטי של כדור הארץ לתקתק.
"התהליך שלנו יכול להסביר לא רק כיצד עבדה הדינמו בעבר", אומר אורורק, "אלא [איך] היא יכולה הייתה לפעול גם היום."
