Vedci sa domnievajú, že vo vnútri Zeme sú podmienky veľmi horúce a extrémne pod tlakom. To umožňuje rozdelenie primárne železného a niklového jadra medzi pevnú vnútornú oblasť a kvapalnú vonkajšiu oblasť. Predpokladá sa, že dynamika tohto jadra je zodpovedná za riadenie ochrannej magnetosféry našej planéty, a preto sú vedci odhodlaní zlepšiť svoje chápanie.
Vďaka novému výskumu, ktorý uskutočnil medzinárodný tím vedcov, sa zdá, že aj v jadrovom regióne je spravodlivý podiel snehu! Inými slovami, ich výskum ukázal, že vo vonkajšom jadre malé častice železa tuhnú a padajú a vytvárajú na vrchnej časti vonkajšieho jadra hromady až do hrúbky 320 km (200 mi). Tieto zistenia by mohli výrazne zlepšiť naše chápanie síl, ktoré ovplyvňujú celú planétu.
Výskum uskutočnil tím vedcov z Jackson School of Geosciences na University of Texas v Austine, ktorých viedli prof. Youjun Zhang z Inštitútu atómovej a molekulárnej fyziky Sichuanskej univerzity. Štúdia, ktorá opisuje ich výskum, bola uverejnená v 23 Žurnál geofyzikálneho výskumu (JGR) Solid Earth.
Štúdium hĺbok Zeme nie je ľahká úloha, pretože radar prenikajúci zeme nemôže dokázať, že hĺbkové a priame vzorkovanie je absolútne nemožné. V dôsledku toho sú vedci nútení študovať vnútrozemie Zeme pomocou seizmológie - t. J. Štúdiom zvukových vĺn, ktoré sú generované geologickou aktivitou a pravidelne prechádzajú planétou.
Meraním a analýzou týchto vĺn môžu geologickí vedci získať lepší obraz o štruktúre a zložení interiéru. V posledných rokoch zaznamenali rozpor medzi seizmickými údajmi a súčasnými modelmi jadra Zeme. V podstate by sa namerané vlny pohybovali pomalšie, ako sa očakávalo, pri prechode cez základňu vonkajšieho jadra a rýchlejšie pri pohybe cez východnú pologuľu vnútorného jadra.
Aby sa toto tajomstvo vyriešilo, prof. Zhang a jeho kolegovia navrhli, aby sa vo vonkajšom jadre mohla vyskytnúť kryštalizácia železných častíc, čím by sa vytvorilo vnútorné jadro so snehovou pokrývkou. Teóriu, že vrstva kaše existuje medzi vnútorným a vonkajším jadrom, prvýkrát navrhol S.I. Braginskii v roku 1963, ale bola zamietnutá z dôvodu prevládajúcich znalostí o teplotných a tlakových podmienkach v jadre.
Avšak pomocou série experimentov uskutočňovaných na jadrových materiáloch a novších vedeckých štúdií dokázali prof. Zhang a jeho tím ukázať, že kryštalizácia vo vonkajšom jadre je skutočne možná. Ďalej zistili, že asi 15% najnižšej časti vonkajšieho jadra by mohlo byť vyrobené z kryštálov na báze železa, ktoré nakoniec padnú a usadia sa na vrchu pevného vnútorného jadra.
"Je to niečo bizarné, o čom premýšľať," uviedol Nick Dygert, odborný asistent na univerzite v Tenessee, ktorý pomáhal s výskumom v rámci postdoktorandského spoločenstva s JSG. "Vo vonkajšom jadre máte kryštály snežiace dole na vnútorné jadro na vzdialenosť niekoľkých stoviek kilometrov."
Ako vysvetlil prof. Jung-Fu Lin (ďalší spoluautor štúdie), je to podobné tomu, ako sa horniny tvoria vo vnútri sopiek. "Kovové jadro Zeme funguje ako magma komora, o ktorej vieme v kôre lepšie," uviedol. Tím dokonca porovnal procesný klobúk, ktorý spôsobil, že sa na vonkajšom jadre Zeme vytvorili hromady železných častíc s tým, čo sa deje vo vnútri magmatických komôr bližšie k zemskému povrchu.
Kým zhutňovanie minerálov vytvára v magmatických komorách tzv. Kumulovanú horninu, zhutňovanie častíc železa hlboko vo vnútri Zeme prispieva k rastu vnútorného jadra a zmenšovaniu vonkajšieho jadra. Hromadenie týchto častíc proti vonkajšiemu jadru by malo za následok seizmické aberácie, pretože zmena hrúbky medzi východnou a západnou pologuľou by vysvetlila zmenu rýchlosti.
Vzhľadom na vplyv jadra na fenomény planéty na celom svete - napríklad na vyššie uvedenú magnetosféru a zahrievanie, ktoré poháňa tektonickú aktivitu - je dôležité, aby sme sa lepšie porozumeli tomu, ako tieto väčšie procesy fungujú, aby sme sa dozvedeli viac o jej zložení a správaní. V tomto ohľade by výskum vedený prof. Zhangom a jeho kolegami mohol pomôcť vyriešiť dlhotrvajúce otázky týkajúce sa vnútra Zeme a ako sa to stalo.
Ako Bruce Buffet, profesor geológie na UC Berkley, ktorý študuje planétové interiéry (a nebol zapojený do štúdie), to uviedol:
„Vzťah predpovedí modelu k anomálnym pozorovaniam nám umožňuje vyvodiť závery o možných zloženiach tekutého jadra a možno tieto informácie možno prepojiť s podmienkami, ktoré prevládali v čase vzniku planéty. Východiskový stav je dôležitým faktorom, keď sa Zem stáva planétou, ktorú poznáme. “
Vzhľadom na to, ako sa predpokladá, že magnetosféra Zeme a jej tektonická aktivita zohrávali dôležitú úlohu pri vzniku a vývoji života, pochopenie dynamiky vnútra našej planéty by tiež mohlo pomôcť pri hľadaní potenciálne obývateľných exoplanet - nehovoriac o extra- pozemský život!
Výskum bol financovaný Národnou prírodovednou nadáciou Číny, Fundamental Research Funds for Central University, Jackson School of Geosciences, National Science Foundation a Sloan Foundation.
