Este posibil ca miezul Pământului să se fi întărit tocmai la timp pentru a-și salva câmpul magnetic

Miezul interior al Pământului s-a solidificat cândva după 565 de milioane de ani în urmă – exact la timp nu numai pentru a salva câmpul magnetic protector al planetei de la colapsul iminent, ci și pentru a-l porni în faza sa actuală, puternică, sugerează un nou studiu.

Descoperirea, raportată online pe 28 ianuarie în Geoștiința naturii, susține o idee propusă anterior de simulări că nucleul interior al Pământului este relativ tânăr. De asemenea, oferă o perspectivă asupra modului și cât de repede Pământul a pierdut căldură de la formarea sa, acum 4,54 miliarde de ani – cheie pentru înțelegerea nu numai a generării scutului magnetic al planetei, ci și a convecției din mantaua și plăcile tectonice.

„Nu avem multe repere reale pentru istoria termică a planetei noastre”, spune Peter Olson, geofizician la Universitatea Johns Hopkins, care nu a fost implicat în noul studiu. „Știm că interiorul a fost mai fierbinte decât astăzi, pentru că toate planetele pierd căldură. Dar nu știm care era temperatura medie în urmă cu un miliard de ani, în comparație cu cea de astăzi.” Fixarea când fierul din miezul interior a început să se cristalizeze ar putea oferi o fereastră asupra cât de fierbinte era interiorul planetei la acea vreme, spune Olson.

Miezul de fier-nichel al planetei este format din două straturi: un miez interior solid și un miez exterior topit. Când s-a format acel nucleu interior solid este un mister de lungă durată (SN: 19.09.15, str. 18). „Vârstele propuse au fost de la 500 de milioane de ani în urmă până la peste 2,5 miliarde de ani”, spune coautorul John Tarduno, geofizician la Universitatea Rochester din New York.

Interacțiunea celor două straturi conduce geodinamul, circulația fluidului bogat în fier care alimentează câmpul magnetic. Acel câmp, care înconjoară planeta, protejează Pământul de a fi lovit de vântul solar, un flux constant de particule încărcate ejectate de soare. Pe măsură ce miezul interior se răcește și se cristalizează, compoziția fluidului rămas se modifică; lichid mai plutitor se ridică ca un penaj în timp ce cristalele de răcire se scufundă. Acea circulație auto-susținută, determinată de densitate generează un câmp magnetic puternic cu doi poli opuși, nord și sud, sau polaritate.

Urmele de magnetism din rocile antice sugerează că Pământul avea un câmp magnetic în urmă cu 4,2 miliarde de ani. Acel câmp anterior a fost probabil generat de căldura din interiorul planetei care conduce circulația în miezul topit. Dar, de-a lungul timpului, sugerează simulările pe computer, circulația condusă de căldură nu ar fi fost suficient de puternică singură pentru a continua să alimenteze un câmp magnetic puternic. În schimb, câmpul a început să se închidă, semnalat în recordul rock de intensități slăbite și inversări rapide de polaritate de-a lungul a milioane de ani. Și apoi, la un moment dat, nucleul interior al Pământului a început să se cristalizeze, pornind geodinamul și generând un câmp magnetic nou și puternic.

Senzație stabilă

Căldura a condus convecția în nucleul fierbinte și topit al Pământului (portocaliu) a alimentat câmpul magnetic al planetei timp de miliarde de ani. Noi dovezi sugerează că, cu aproximativ 565 de milioane de ani în urmă, acel câmp era slab și din ce în ce mai instabil (stânga). La ceva timp după aceea, miezul interior a început să se solidifice (roșu, în dreapta), ceea ce a stabilizat și a întărit câmpul, dându-i polii nord și sud magnetici relativ consistenti (dreapta).

Acum, oamenii de știință cred că au găsit dovezi despre momentul în care a avut loc defalcarea câmpului magnetic. Cercetătorii conduși de geofizicianul Richard Bono, acum de la Universitatea Liverpool din Anglia, au examinat incluziunile magnetice dintr-o suită de roci din Quebec, Canada, datând cu aproximativ 565 de milioane de ani în urmă. Analizele incluziunilor – boabe bogate în fier asemănătoare acelor care se aliniază cu orientarea câmpului magnetic care exista atunci când s-au format rocile – arată că câmpul magnetic al planetei era extrem de slab la acel moment, raportează cercetătorii.

„Aceste valori de paleo-intensitate au fost de 10 ori mai mici decât câmpul magnetic actual, mai mici decât orice observat anterior”, spune Tarduno. „A sugerat că se întâmplă ceva fundamental în miez.”

Combinat cu studiile anterioare care au descoperit că câmpul magnetic și-a inversat rapid polaritatea în acea perioadă de timp, noul rezultat indică faptul că câmpul Pământului ar fi putut să se prăbușească cu aproximativ 565 de milioane de ani în urmă. Asta sugerează că nucleul interior nu sa solidificat încă. Din fericire pentru viața de pe Pământ, în cele din urmă a făcut-o.

„Se presupune că lucrurile au funcționat bine pentru planeta noastră”, spune Tarduno. „Dar asta nu înseamnă neapărat că a trebuit.”

Noua descoperire este „potențial foarte importantă”, spune Olson. Deoarece rocile care poartă boabele magnetice nu s-au răcit instantaneu, ci pe o perioadă lungă de timp, datele reprezintă o intensitate medie a câmpului pentru o perioadă de aproximativ 100.000 de ani. Aceasta înseamnă că oamenii de știință nu au surprins doar un instantaneu în timp al unui câmp fluctuant, ci au găsit un semnal adevărat și persistent, spune el. Simulările pe computer au sugerat că faza de câmp slab ar fi durat mult mai mult, de la aproximativ 900 de milioane până la 600 de milioane de ani în urmă. Mai multe date de paleo-intensitate din acel interval de timp, precum și din alte locații, ar ajuta la confirmarea faptului că faza slabă observată a semnalat într-adevăr chinurile finale ale acelui câmp central pre-interior.

Peter Driscoll, geofizician la Carnegie Institution for Science din Washington, DC, a fost unul dintre teoreticienii care au estimat cât de mult ar fi putut dura faza slabă. Driscoll, al cărui comentariu însoțește studiul în Geoștiința naturii, notează că un nucleu interior solid tânăr evidențiază, de asemenea, dificultăți persistente despre cât de repede s-a răcit Pământul. De exemplu, „dacă miezul se răcește rapid, înseamnă că a fost foarte fierbinte în trecutul recent și că mantaua inferioară a fost foarte fierbinte în trecutul recent” – atât de fierbinte încât ambele au fost topite cu doar 1 miliard până la 2 miliarde de ani în urmă . „Nu vedem absolut asta în albumul rock.”

Driscoll adaugă că speră că noul studiu să atragă atenția asupra decalajului flagrant în datele paleomagnetice din această perioadă de timp. „Este mult mai mult timp aici pe care l-am putea ocupa.”

Nota editorului: Această poveste a fost actualizată la 1 februarie 2019, pentru a clarifica faptul că nucleul Pământului s-a solidificat cândva după 565 de milioane de ani în urmă. În urmă cu aproximativ 565 de milioane de ani, câmpul magnetic al Pământului a fost în pragul colapsului, care a fost un precursor al perioadei în care miezul s-a întărit.