چرا زمین به سرنوشتی مشابه مریخ دچار نشد؟

تقریباً ۱۸۰۰ مایل (۲۸۹۶ کیلومتر) زیر پای ما، آهن مایع در حال چرخش در هسته بیرونی زمین است و میدان مغناطیسی محافظ سیاره ما را تولید می‌کند. این میدان مغناطیسی نامرئی است، اما برای حیات در سطح زمین ضروری است، زیرا سیاره ما را در برابر باد خورشیدی محافظت می‌کند.

با این وجود، حدود ۵۶۵ میلیون سال پیش، قدرت میدان مغناطیسی زمین به ۱۰ درصد از قدرت امروزی آن کاهش یافته است. سپس، به طور مرموزی، این میدان مغناطیسی درست قبل از "انفجار کامبرین"، قدرت خود را بازیافت. انفجار کامبرین رویداد فرگشتی نسبتا کوتاهی بود که در آغاز دوره کامبرین نزدیک به ۵۴۲ میلیون سال قبل رخ داد.

چه چیزی باعث شد که میدان مغناطیسی به حالت قبلی خود بازگردد؟

بر اساس تحقیقات جدید دانشمندان دانشگاه روچستر، این جوان‌سازی در طی چند ۱۰ میلیون سال اتفاق افتاد که در مقیاس‌های زمانی زمین‌شناسی سریع است. همزمان با آن هسته جامد داخلی زمین تشکیل شد.

جان تاردونو(John Tarduno)، استاد ژئوفیزیک در گروه زمین و علوم محیطی و رئیس تحقیقات هنر، علوم و مهندسی در دانشگاه روچستر، می‌گوید: هسته درونی بسیار مهم است. درست قبل از شروع رشد هسته داخلی، میدان مغناطیسی در نقطه فروپاشی قرار داشت، اما به محض اینکه هسته داخلی شروع به رشد کرد، میدان مغناطیسی دوباره تولید شد.

در این مقاله که در مجله "Nature Communications" منتشر شده است، محققان چندین تاریخ کلیدی را در تاریخچه هسته داخلی تعیین کردند، از جمله آن‌ها می‌توان به دستیابی به تخمین دقیق‌تری برای سن این هسته اشاره کرد.

دستیابی به اطلاعات موجود در سنگ‌های باستانی

زمین از چندین لایه تشکیل شده است. پوسته، جایی که حیات در آن قرار دارد. گوشته که ضخیم‌ترین لایه زمین است، هسته بیرونی مذاب و هسته داخلی جامد که به نوبه خود لایه درونی و بیرونی دارد.

میدان مغناطیسی زمین در لایه بیرونی این هسته ایجاد می‌شود، جایی که آهن مایع در حال چرخش، جریان‌های الکتریکی تولید می‌کند و میدان مغناطیسی را تولید می‌کند.

به دلیل ارتباط میدان مغناطیسی با هسته زمین، دانشمندان برای چندین دهه تلاش کرده‌اند تا تعیین کنند که چگونه میدان مغناطیسی و هسته زمین در طول تاریخ سیاره ما تغییر کرده است. آنها نمی‌توانند به طور مستقیم میدان مغناطیسی را به دلیل مکان و دمای شدید مواد در هسته اندازه‌گیری کنند. خوشبختانه، کانی‌هایی که به سطح زمین می‌آیند حاوی ذرات مغناطیسی ریزی هستند که هنگام سرد شدن کانی‌های مذاب، در جهت و با شدت میدان مغناطیسی ثابت می‌شوند.

تاردونو و تیمش برای فهمیدن بهتر سن و میزان رشد هسته داخلی، از لیزر دی‌اکسید کربن(CO۲) و مغناطیس‌سنج دستگاه تداخل کوانتومی ابررسانا(SQUID) برای تجزیه و تحلیل بلورهای فلدسپات(نوعی کانی بلورین) استفاده کردند. تاردونو می‌گوید، این بلورها دارای ذرات مغناطیسی کوچکی هستند که میدان مغناطیسی را به طور کامل ضبط می‌کنند.

محققان با مطالعه میدان مغناطیسی محبوس شده در بلورهای این کانی‌های باستانی دو تاریخ مهم جدید را برای هسته داخلی زمین تعیین کردند:#####

۵۵۰  میلیون سال پیش: زمانی که میدان مغناطیسی به سرعت ۱۵ میلیون سال پس از یک فروپاشی شروع به بازسازی کرد. محققان تجدید سریع میدان مغناطیسی را به تشکیل یک هسته داخلی جامد نسبت می‌دهند که هسته بیرونی مذاب را شارژ می‌کند و قدرت میدان مغناطیسی را بازیابی می‌کند.

۴۵۰ میلیون سال پیش: زمانی که ساختار هسته داخلی در حال رشد تغییر کرد و مرز بین داخلی‌ترین و بیرونی‌ترین هسته داخلی مشخص شد.

چرا زمین سرنوشتی مشابه مریخ پیدا نکرد؟

درک بهتر دینامیک و رشد هسته داخلی و میدان مغناطیسی زمین پیامدهای مهمی دارد، نه تنها در کشف گذشته زمین و پیش‌بینی آینده آن، بلکه در کشف راه‌هایی که سیارات دیگر ممکن است با آنها سپرهای مغناطیسی تشکیل دهند و شرایط لازم برای نگهداری حیات را حفظ کنند.

محققان بر این باورند که مریخ زمانی میدان مغناطیسی داشته است. اما این میدان مغناطیسی پراکنده شده و این سیاره را در برابر بادهای خورشیدی آسیب‌پذیر کرده است و سطح آن عاری از اقیانوس شده است.

تاردونو می‌گوید: اگرچه مشخص نیست که آیا نبود میدان مغناطیسی باعث می‌شود که زمین نیز به همین سرنوشت دچار شود یا خیر، اما اگر میدان مغناطیسی زمین دوباره تولید نمی‌شد، مطمئناً زمین آب بسیار بیشتری از دست می‌داد. این سیاره بسیار خشک‌تر و بسیار متفاوت از سیاره کنونی می‌شد.

او می‌گوید، از نظر تکامل سیاره‌ای، این تحقیق بر اهمیت یک سپر مغناطیسی و مکانیزمی برای حفظ آن تأکید دارد.

این تحقیق نیاز به داشتن چیزی شبیه به یک هسته داخلی در حال رشد را نشان می‌دهد که یک میدان مغناطیسی را در تمام طول عمر سیاره برای میلیاردها سال حفظ کند.