حدود ۲۹۰۰ کیلومتر در زیر پای ما، آهن مایعی که در هسته بیرونی زمین در حال چرخش است، میدان مغناطیسی لازم برای محافظت از زمین را تولید می‌کند. این میدان مغناطیسی نامرئی است، اما برای حفظ حیات در سطح زمین حیاتی است؛ زیرا این سپر نامرئی سیاره ما را در برابر باد‌های خورشیدی و جریان‌های تابش خورشید، محافظت می‌کند.

با این حال، حدود ۵۶۵ میلیون سال پیش، قدرت میدان مغناطیسی به ۱۰ درصد از قدرت امروزی آن کاهش یافت. سپس، به طور مرموزی، این میدان نامرئی به عقب برگشت و درست قبل از انفجار کامبرین، حیات قدرت خود را دوباره به دست آورد.

بیشتر بخوانید

• باد خورشیدی به زمین رسید

عامل عقبگرد میدان مغناطیسی چه بود؟

بر اساس تحقیقات جدید دانشمندان دانشگاه روچستر، احیای میدان مغناطیسی در عرض چند ده میلیون سال اتفاق افتاد و همزمان شدن این اتفاق با شکل‌گیری هسته جامد درونی زمین، نشان می‌دهد که هسته زمین احتمالاً علت اصلی احیای میدان مغناطیسی بوده است.

به گفته جان تاردونو و ویلیام آر کنان جونیور، پروفسور ژئوفیزیک در گروه زمین و علوم محیطی هسته درونی زمین 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 احیا شد.

در این مقاله، محققان چندین تاریخ کلیدی از جمله تخمین دقیق تری برای سن هسته زمین را در تاریخچه هسته داخلی تعیین کردند، این تحقیق سرنخ‌هایی در مورد تاریخچه و تکامل زمین و چگونگی تبدیل شدن آن به سیاره قابل سکونت و همچنین تکامل سایر سیارات منظومه شمسی ارائه می‌دهد.

کشف اطلاعات پنهان در سنگ‌های باستانی

زمین از چندین لایه تشکیل شده است. پوسته جایی است که حیات در آن قرار دارد، گوشته ضخیم‌ترین لایه زمین بوده، و هسته بیرونی مذاب و هسته داخلی جامد هم دیگر لایه‌های زمین هستند.

میدان مغناطیسی زمین در هسته بیرونی آن ایجاد می‌شود، جایی که آهن مایع چرخشی، باعث ایجاد جریان‌های الکتریکی می‌شود و پدیده‌ای به نام ژئودینامو را به وجود می‌آورد که میدان مغناطیسی را تولید و حفظ می‌کند.

به دلیل ارتباط میدان مغناطیسی با هسته زمین، دانشمندان طی چندین دهه تلاش کرده اند تا چگونگی تغییر میدان مغناطیسی و هسته زمین را در طول تاریخ سیاره ما کشف کنند. به دلیل دمای شدید مواد در هسته زمین، آن‌ها نمی‌توانند به طور مستقیم میدان مغناطیسی و ارتباط آن با هسته زمین را بررس کنند، اما خوشبختانه کانی‌هایی که به سطح زمین می‌آیند حاوی ذرات مغناطیسی ریز هستند که دانشمندان را به طور غیر مستقیم قادر به مطالعه زمین می‌کند.

برای محدود کردن بهتر سن و نحوه رشد هسته داخلی، جان تاردونو و گروهش از لیزر CO۲ و مغناطیس‌سنج دستگاه تداخل کوانتومی ابررسانا برای تجزیه و تحلیل کانی‌های بلورین در سنگ‌های آنورتوزیت سنگ استفاده کردند. تاردونو می‌گوید این کریستال‌ها دارای سوزن‌های مغناطیسی کوچکی هستند که اطلاعات خوبی از میدان مغناطیسی زمین به ما می‌دهند.

محققان با مطالعه مغناطیس محصور شده در بلور‌های باستانی دو تاریخ مهم و جدید را در تاریخ هسته داخلی تعیین کردند. یکی از این دوره‌ها ۵۵۰ میلیون سال پیش و زمانی است که میدان مغناطیسی پس از یک فروپاشی در ۱۵ میلیون سال قبل از آن، به سرعت شروع به تجدید نیروی خود کرد. محققان تجدید سریع میدان مغناطیسی را به تشکیل هسته داخلی جامد نسبت می‌دهند که هسته بیرونی مذاب را شارژ می‌کند و قدرت میدان مغناطیسی را بازیابی می‌کند.

دوره دیگر ۴۵۰ میلیون سال پیش و زمانی است که ساختار هسته داخلی تغییر کرد و مرز بین داخلی‌ترین و بیرونی‌ترین هسته داخلی را مشخص کرد.

اجتناب از سرنوشتی شبیه به مریخ

درک بهتر دینامیک و رشد هسته داخلی و میدان مغناطیسی پیامد‌های مهمی دارد. این اطلاعات نه تنها در کشف گذشته زمین و پیش‌بینی آینده آن، بلکه در کشف راه‌هایی که ممکن است سیارات دیگر بر اساس آن از حیات پشتیبانی کند نیز کمک می‌کند.

برای مثال محققان بر این باورند که مریخ زمانی میدان مغناطیسی داشت، اما این میدان از بین رفت و این سیاره را در برابر باد‌های خورشیدی آسیب پذیر کرد و اقیانوس‌های آن را از بین برد. اگرچه که مشخص نیست نبود میدان مغناطیسی می‌توانست زمین را به سرنوشتی مشابه مریخ دچار کند، اما تاردونو می‌گوید: اگر میدان مغناطیسی زمین دوباره شکل نمی‌گرفت، مطمئنا زمین آب بسیار بیشتری از دست می‌داد و سیاره ما بسیار خشک‌تر و بسیار متفاوت از سیاره‌ای می‌شد که امروز شاهد آن هستیم. بنابراین، این تحقیق بر اهمیت یک سپر مغناطیسی و مکانیزمی برای حفظ آن تأکید می‌کند.