Tin tức Vũ trụ TV

Lớp phủ của Trái Đất, không phải lõi của nó, có thể đã tạo ra từ trường ban đầu của hành tinh

Ngày:
Th3 16, 2020
Tóm lược:

Một bộ ba nghiên cứu là những phát triển mới nhất trong sự thay đổi mô hình có thể thay đổi cách hiểu lịch sử Trái đất. Họ ủng hộ một khẳng định của nhà địa vật lý rằng một phần chất lỏng một lần của lớp phủ dưới, thay vì lõi, có thể đã vượt quá ngưỡng cần thiết để tạo ra từ trường Trái đất trong lịch sử ban đầu của nó.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Minh họa: Naeblys / istockphoto
Minh họa: Naeblys / istockphoto

Nghiên cứu mới cho thấy sự tin cậy đối với việc kể lại câu chuyện không chính thống về câu chuyện đầu tiên của Trái đất được đề xuất bởi một nhà địa vật lý tại Viện Hải dương học Scripps tại UC San Diego.

Trong một nghiên cứu xuất hiện vào ngày 15 tháng 3 trên tạp chí Trái đất và Khoa học hành tinh , các nhà nghiên cứu Hải dương học Scripps Dave Stegman, Leah Ziegler và Nicolas Blanc cung cấp các ước tính mới về nhiệt động lực học của từ trường trong phần lỏng của lớp phủ đầu Trái đất và cho thấy thời gian bao lâu lĩnh vực đó đã có sẵn.

Bài viết cung cấp một “cơ hội mở cửa” để giải quyết những mâu thuẫn trong tường thuật về những ngày đầu của hành tinh. Đáng kể, nó trùng khớp với hai nghiên cứu mới từ các nhà địa vật lý của Đại học bang UCLA và Arizona mở rộng trên khái niệm của Stegman và áp dụng nó theo những cách mới.

“Hiện tại chúng tôi không có lý thuyết thống nhất lớn nào về việc Trái đất đã phát triển như thế nào về nhiệt”, Stegman nói. “Chúng tôi không có khung khái niệm này để hiểu sự tiến hóa của hành tinh. Đây là một giả thuyết khả thi.”

Bộ ba nghiên cứu là những phát triển mới nhất trong sự thay đổi mô hình có thể thay đổi cách hiểu lịch sử Trái đất.

Nó đã là một nguyên lý cơ bản của địa vật lý rằng lõi ngoài lỏng của Trái đất luôn là nguồn động lực tạo ra từ trường của nó. Từ trường hình thành trên Trái đất và các hành tinh khác có chất lỏng, lõi kim loại, quay nhanh và trải qua các điều kiện khiến cho sự đối lưu của nhiệt có thể xảy ra.

Vào năm 2007, các nhà nghiên cứu ở Pháp đã đề xuất một sự ra đi triệt để khỏi giả định đã tồn tại từ lâu rằng lớp phủ của Trái đất vẫn hoàn toàn vững chắc kể từ khi bắt đầu hành tinh. Họ lập luận rằng trong nửa đầu của lịch sử 4,5 tỷ năm của hành tinh, phần ba dưới cùng của lớp phủ Trái đất sẽ phải bị nóng chảy mà họ gọi là “đại dương magma cơ bản”. Sáu năm sau, Stegman và Ziegler đã mở rộng ý tưởng đó, xuất bản tác phẩm đầu tiên cho thấy phần chất lỏng một lần này của lớp phủ dưới, thay vì lõi, có thể vượt quá ngưỡng cần thiết để tạo ra từ trường Trái đất trong thời gian đó.

Lớp phủ của Trái đất được làm bằng vật liệu silicat thường là chất dẫn điện rất kém. Do đó, ngay cả khi lớp phủ thấp nhất là chất lỏng trong hàng tỷ năm, các chuyển động nhanh của chất lỏng bên trong nó sẽ không tạo ra dòng điện lớn cần thiết cho việc tạo ra từ trường, tương tự như cách mà máy phát điện của Trái đất hiện đang hoạt động trong lõi. Nhóm của Stegman khẳng định silicat lỏng thực sự có thể dẫn điện nhiều hơn so với những gì người ta thường tin.

“Ziegler và Stegman lần đầu tiên đề xuất ý tưởng về một máy phát điện silicat cho Trái đất sơ khai”, nhà địa vật lý học UCLA Lars Stixrude nói. Ý tưởng này đã gặp phải sự hoài nghi vì kết quả ban đầu của họ “cho thấy rằng một máy phát điện silicat chỉ có thể nếu độ dẫn điện của chất lỏng silicat cao đáng kể, cao hơn nhiều so với đo trong chất lỏng silicat ở áp suất và nhiệt độ thấp.”

Một nhóm do Stixrude dẫn đầu đã sử dụng các tính toán cơ học lượng tử để dự đoán độ dẫn của chất lỏng silicat ở điều kiện đại dương magma cơ bản lần đầu tiên.

Theo Stixrude, “chúng tôi đã tìm thấy các giá trị rất lớn về độ dẫn điện, đủ lớn để duy trì một máy phát điện silicat”. Nghiên cứu UCLA xuất hiện trên tạp chí Nature Communications vào ngày 25 tháng 2.

Lớp phủ của Trái đất được làm bằng vật liệu silicat thường là chất dẫn điện rất kém

Trong một bài báo khác, nhà địa vật lý bang Arizona Joseph O’Rourke đã áp dụng khái niệm của Stegman để xem xét liệu có thể sao Kim có thể tạo ra một từ trường trong lớp phủ nóng chảy.

Những nghiên cứu mới này là dấu hiệu cho thấy tiền đề đang bắt đầu nắm giữ nhưng vẫn còn lâu mới được chấp nhận rộng rãi.

Không ai sẽ tin điều đó cho đến khi họ tự làm điều đó và bây giờ hai nhà khoa học được đánh giá cao khác đã tự làm điều đó.

Các nghiên cứu tiên phong của Dave Stegman và các cộng tác viên của anh ấy đã trực tiếp truyền cảm hứng cho công việc của tôi trên Sao Kim. Bài báo gần đây của họ giúp trả lời một câu hỏi khiến các nhà khoa học bực tức trong nhiều năm: Từ trường Trái đất tồn tại hàng tỷ năm như thế nào?

Nếu tiền đề của Stegman là chính xác, điều đó có nghĩa là lớp phủ có thể đã cung cấp lá chắn từ tính đầu tiên của hành tinh trẻ chống lại bức xạ vũ trụ. Nó cũng có thể củng cố các nghiên cứu về cách thức kiến ​​tạo phát triển trên hành tinh sau này trong lịch sử.

Nếu từ trường được tạo ra trong lớp phủ nóng chảy phía trên lõi thì Trái đất có sự bảo vệ ngay từ đầu và điều đó có thể khiến sự sống trên Trái đất sớm hơn.

Cuối cùng, các bài báo của nhóm O’Rourke là bổ sung bởi vì chúng chứng minh rằng các đại dương magma cơ bản rất quan trọng đối với sự phát triển của các hành tinh trên mặt đất. Đại dương magma cơ bản của trái đất đã đông cứng nhưng là chìa khóa cho tuổi thọ của từ trường của chúng ta.

Nghiên cứu Hải dương học Scripps được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và Học bổng SEED của UC San Diego.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – San Diego . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Nicolas A. Blanc, Dave R. Stegman, Leah B. Ziegler. Sự phát triển nhiệt và từ của một đại dương magma kết tinh trong lớp phủ của Trái đất . Thư Khoa học Trái đất và Hành tinh , 2020; 534: 116085 DOI: 10.1016 / j.epsl.2020.116085
  2. JG O’Rourke. Venus: Một đại dương dày đặc Magma có thể tồn tại ngày hôm nay . Thư nghiên cứu địa vật lý , 2020; 47 (4) DOI: 10.1029 / 2019GL086126
  3. Lars Stixrude, Roberto Scipioni, Michael P. Desjarlais. Một máy phát điện silicat ở đầu Trái đất . Truyền thông tự nhiên , 2020; 11 (1) DOI: 10.1038 / s41467-020-14773-4

Bài viết liên quan

Bài viết khác