Тепло и магнетизм: Глубина Земли
Судя по полученным под руководством Брюса Баффета (Bruce Buffett) данным, глобальное магнитное поле Земли на этой глубине примерно в 50 раз мощнее, чем у поверхности. Эта цифра позволит решить вопрос с тем, что именно раскаляет внутренние области планеты.
Сегодня в качестве такого источника тепла называются три кандидата. Им может быть еще не рассеянное тепло, сохранившееся с эпохи формирования нашей планеты около 4,5 млрд. лет назад. Второй вариант — рассеивание энергии гравитации, которая высвобождается по мере того, как в жидком ядре Земли более тяжелые элементы перемещаются ближе к центру и, твердея, формируют внутреннее твердое ядро. Наконец, третий — радиоактивный распад долгоживущих изотопов, в частности, урана, тория и калия.
Причем же тут магнитосфера Земли? Считается, что изначально некоторое магнитное поле было «заимствовано» рождающейся планетой из газопылевого диска, из которого сформировалась вся Солнечная система. Однако оно быстро — буквально за десяток тысяч лет — рассеялось бы, если б его не поддерживала постоянно некоторая «внутренняя сила». Сегодня распространено мнение, что силой этой служит «магнитное динамо», которое создает течение проводящей жидкости — расплавленных тяжелых элементов в ядре планеты. А в расплавленном состоянии что-то должно его поддерживать.
Самая внутренняя часть (диаметром около 1,3 тыс. км) ядра, видимо, твердая, но над ним имеется мощный (предположительно, более 2 тыс. км толщиной) внешний слой расплавленной жидкости, непрерывно перемешивающейся, бурлящей и кипящей. Предполагаются, что жидкость эта очень богата соединениями железа и никеля и, соответственно, электропроводна. Ее потоки и создают медленную пляску силовых линий магнитного поля, простирающегося до поверхности Земли и далее, в космос.
Если магнитное поле в глубине велико, это означает активное движение проводящей жидкости в расплавленном ядре — следовательно, высокую температуру, которая для этого требуется, и мощный источник этой температуры. Величина его, скажем, в 5 Гаусс не требует участия радиоактивного распада, а если мы оценим магнитное поле расплавленного ядра в 100 Гаусс — без этого будет уже не обойтись.
Итак, чтобы измерить температуру на большой глубине, Баффету с коллегами пришлось обратиться к помощи довольно неожиданной — к Луне и далеким квазарам (скорее всего, их мощные выбросы излучения порождают сверхмассивные черные дыры в центрах галактик). Излучающие квазары дают необходимый радиоволновый фон, на котором ученые умеют замечать даже самые слабые колебания нашей планеты — например, легкую вибрацию ее оси вращения.
Проведя высокоточные измерения этой вибрации, Баффет с коллегами и сделали выводы о величине магнитного поля в глубине планеты. Дело в том, что именно под влиянием Луны ось слегка смещается, что заставляет внутренние слои жидкого ядра смещаться относительно твердой поверхности и слегка смягчать эти колебания. Рассчитав это влияние жидкого ядра, команда Баффета и сумела прийти к величине магнитного поля в нем — в среднем оно составило 25 Гаусс. Дело, очевидно, за следующим этапом — выяснением механизма, подогревающего планету.
Читайте также о том, как устроено внутреннее ядро Меркурия — странное место, где железо падает снежными хлопьями: «Железный снег».
По пресс-релизу University of Berkeley