Тепло и магнетизм: Глубина Земли

Впервые удалось измерить величину магнитного поля внутри земного ядра, на глубине 2896 км под нами.

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 железа 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, мощные выбросы излучения, называемые квазарами, 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