Движение железного ядра генерирует электричество, что приводит к магнитной ориентации всей планеты. Ученые могут отследить магнитную историю нашей планеты по остывшей лаве. Поскольку магнетизм нагей планеты отклоняет солнечное излучение, он позволяет жизни существовать на Земле. Фактически, за всю историю нашей планеты полюса даже меняли свое положение несколько раз, а напряженность магнитного поля то увеличивалась, то уменьшалась. Камни свидетельствуют о том, что 3,7 миллиарда лет назад на Земле было сильное магнитное поле, но ученые не уверены, откуда могло взяться это поле. Намагниченные валуны обнаружили и на Луне.
Жизнь не смогла бы образоваться без магнитного поля Земли, которое возникает из-за расплавленных, бурлящих в ее ядре, тяжелых металлов
Наша планета представляет собой один гигантский магнит диаметром около 8000 миль. Магнитная сила — электрическое взаимодействие между магнитно заряженными металлами в ядре Земли — распространяется в космос на тысячи миль. Эта магнитосфера блокирует мощное солнечное излучение, которое в противном случае разрушило бы нашу атмосферу и жизнь на планете. Фактически, солнечные ветры фактически сдувают магнитную оболочку с Земли в форме хвоста.
Видимый побочный эффект нашей магнитной защиты от солнца — Аврора, или Северное и Южное сияние. Сине-зеленое сияние возникает в результате падения заряженных солнечных частиц в верхние слои атмосферы на скорости до 45 миллионов миль в час. К счастью, наше магнитное поле отклоняет солнечный ветер к полюсам Земли. По пути частицы в нашей ионосфере флуоресцируют, вызывая световое шоу. Астронавты могут увидеть полярное сияние из космоса.
Жидкие металлы, такие как железо, во внешнем ядре движутся. Из-за вращения Земли у нас есть «движущиеся магнитно заряжаемые металлы», — говорит астрофизик Нил де Грасс Тайсон в короткометражке на YouTube. «Когда у вас есть движущийся металл, вы создаете то, что называется динамо-машиной, а в динамо-машине вы фактически создаете магнитное поле с нуля. Вот почему остывшие старые, мертвые планеты не имеют магнитных полей. Например, у Марса нет никакого магнитного поля, о котором можно говорить». Сегодня Красная планета не имеет расплавленного ядра, а ее магнитное поле резко уменьшилось около 3,8 миллиардов лет назад по неизвестным причинам. Это оставило планету и всю жизнь, которая на ней могла существовать открытой для вредной солнечной радиации.
Представьте себе воду, кипящую в нагретой кастрюле. Она продолжает кипеть из-за конвективных сил, которые передают тепло через жидкость. Подобным же образом горячее расплавленное ядро тяжелых металлов бурлит, подстегиваемое вращением планеты. Во время этого постоянного движения в тяжелых металлах генерируется электрический ток шириной в сотни миль, текущий со скоростью тысячи миль в час.
Палеомагнетики, изучающие это явление, берут образцы и датируют породы с движущихся срединно-океанических хребтов Земли, где тектонические плиты формируются в результате извержения лавы, которая распространилась и остыла. Минералы, выходящие из глубин Земли, богаты железом, поэтому они выравниваются с геомагнитным полем планеты, «замораживая» силу и направление магнитного поля на месте к тому времени, когда лава остывает примерно до 1300 градусов по Фаренгейту.
Этот отбор проб породы позволил получить картину магнитного источника Земли за последние 160 миллионов лет. По данным НАСА, исследования показывают, что это поле является самым сильным за последние 100 000 лет.
Не принимайте магнитную ориентацию как нечто само собой разумеющееся
Вы можете легко определить, в какую сторону указывает поле, с помощью компаса. Однако магнитный север отклонился от своего привычного положения, потому что то, куда течет жидкое железо, влияет на расположение двух магнитных полюсов. Фактически, за всю историю нашей планеты полюса даже меняли свое положение несколько раз, а напряженность магнитного поля то увеличивалась, то уменьшалась. Недавно учёные отметили, что недавнее смещение северного магнитного полюса происходит необычно быстро — от девяти миль максимум в год до целых 37 миль в год в период с 1999 по 2005 год. Это может иметь последствия для любых систем, которым требуется компас, как ваш смартфон, или корабли в море.
Ученые полагают, что ядро Земли начало затвердевать миллиард лет назад. Однако традиционные данные показывают, что магнитная Земля более чем в три раза старше. На данный момент общепринято, что геомагнетизм начался 3,5 миллиарда лет назад, но палеомагнетисты до сих пор не знают, как это произошло.
Древние скалы являются доказательством существования магнитного поля Земли
Камни свидетельствуют о том, что 3,7 миллиарда лет назад на Земле было сильное магнитное поле, но ученые не уверены, откуда могло взяться это поле. Были обнаружены записи древнего магнетизма нашей планеты возрастом 3,7 миллиарда лет, что доказывает, что магнитное поле Земли существовало уже на очень ранних этапах истории. Однако это открытие весьма удивительно.
Трудно найти камни возрастом около 4 миллиардов лет; большинство из них было переработано в результате тектонической активности Земли, проскальзывая в мантию через зоны субдукции, а затем извергалось обратно вулканами. Тем не менее, каким-то образом последовательность горных пород в супракрустальном поясе Исуа в Гренландии пережила разрушительное воздействие времени благодаря своей уникальной геологии, расположенной на вершине толстой континентальной плиты, подобно спасательному плоту среди океана тектонических потрясений.
Теперь исследователи из Оксфордского университета и Массачусетского технологического института раскопали некоторые из этих камней Исуа и обнаружили, что они содержат железные записи магнитного поля ранней Земли. Согласно этим данным, магнитное поле нашей планеты, похоже, не сильно изменилось за это время, но геологи не до конца понимают, как Земля вообще могла создавать магнитное поле тогда.
Клэр Николс
Существование магнитного поля имеет решающее значение для развития жизни на Земле, а линии поля отражают опасный град заряженных частиц, приносимый к нам солнечным ветром. Таким образом, существование раннего магнитного поля могло помочь жизни закрепиться на нашей планете.
Ранее оценки и намеки на магнитное поле ранней Земли были получены на основе отдельных минеральных кристаллов, называемых цирконами, найденных в древних породах Западной Австралии. Это позволило предположить существование магнитного поля 4,2 миллиарда лет назад. Однако впоследствии эти результаты были подвергнуты сомнению как ненадежные.
Новые результаты по гренландским породам считаются более надежными, поскольку впервые они основаны на целых железосодержащих породах (а не на отдельных минеральных кристаллах) для определения изначальной напряженности поля. Таким образом, образец предлагает первую надежную меру не только силы древнего магнитного поля Земли, но и времени, когда магнитное поле первоначально появилось.
Одна из гренландских пород возрастом 3,7 миллиарда лет, которая хранит в себе реликт древнего магнитного поля Земли. Клэр Николс
«Извлечение надежных записей из столь старых пород чрезвычайно сложна, и было действительно интересно видеть, как первичные магнитные сигналы начинают проявляться, когда мы анализировали эти образцы в лаборатории», — сказала ведущий исследователь Клэр Николс, профессор планетарной геологии в Оксфордском университете, в заявлении для прессы. «Это действительно важный шаг вперед, поскольку мы пытаемся определить роль древнего магнитного поля, когда жизнь на Земле впервые зародилась».
Частицы железа в породах Исуа можно рассматривать как крошечные магниты, выравнивающиеся с магнитным полем Земли, когда порода вокруг них впервые кристаллизовалась 3,7 миллиарда лет назад. Таким образом, их расположение является рекордсменом по силе поля. По оценкам, эта сила составляла не менее 15 микротесла (мТл), что сопоставимо с сегодняшней напряженностью поля Земли в 30 мТл.
Однако это все еще оставляет загадку: как ранняя Земля создавала свое магнитное поле?
Сегодня это поле создается эффектом динамо, создаваемым электрическими токами в расплавленном железном внешнем ядре Земли, эффектом, вызванным силами плавучести, когда внутреннее ядро планеты охлаждается и затвердевает. Однако около миллиарда лет назад внутреннее ядро остыло настолько, что начало затвердевать; 3,7 миллиарда лет назад оно не могло повлиять на эффект динамо так же, как сегодня. Короче говоря, то, как возникло древнее магнитное поле Земли, остается загадкой.
К счастью, он действительно был создан и, несомненно, помог примитивной микробной жизни выжить и развиваться. В прошлом солнечный ветер был сильнее, чем сегодня, но со временем магнитное поле Земли смогло бы ему противостоять, создавая условия для выхода жизни из океанов, где она была защищена от вредных воздействий. радиацию и на сушу.
Древние кирпичи позволили узнать об изменениях в магнитном поле Земли — оксид железа рассказывает всю историю
Древние кирпичи могут стать ключом к пониманию переменных магнитных полей Земли. Ученые исследовали уровень оксида железа в кирпичах возрастом 3000 лет, чтобы понять уровень магнетизма, которому кирпичи подвергались во время обжига. Эта стратегия может стать новым способом датировки древних артефактов, лишенных органического вещества.
Древние кирпичи, по-видимому, могут рассказать историю изменений в силе магнитного поля Земли, открывая новый мир датирования артефактов.
Группа исследователей, опубликовавшая свои выводы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показала, как приливы и отливы магнитного поля Земли остаются отпечатками на 3000-летних месопотамских глиняных кирпичах благодаря изменениям в зернах оксида железа. Удивительно, но эти данные могут положить начало совершенно новому методу датировки древних артефактов, лишенных органического вещества.
«Мы часто полагаемся на такие методы датирования, как радиоуглеродные даты, чтобы получить представление о хронологии древней Месопотамии», — заявил в своем заявлении Марк Альтавил, соавтор и профессор археологии Университетского колледжа Лондона. «Однако некоторые из наиболее распространенных культурных остатков, таких как кирпичи и керамика, обычно не могут быть легко датированы, поскольку они не содержат органического материала. Эта работа теперь помогает создать важную основу для датирования, которая позволит другим извлечь выгоду из абсолютного датирования с использованием археомагнетизма».
Этот новый термин, археомагнетизм, относится к сигнатуре магнитного поля Земли в археологических предметах. Это не только поможет датировать артефакты , но и расскажет экспертам больше об истории магнитного поля Земли, сила которого со временем меняется.
Оказывается, магнитосфера нашей планеты оставляет отчетливый след на минералах, таких как оксид железа, при их нагревании. Итак, когда рабочие обжигали глиняные кирпичи, они фиксировали доказательства относительной силы магнитного поля Земли на все времена.
Определение силы магнитного поля само по себе — без чего-то, с чем его можно было бы связать, может помочь нам лучше понять историю нашей планеты, но оно мало помогает в датировании исследуемых артефактов. Для этого команда выбрала 32 кирпича из археологических раскопок по всему региону, который когда-то был Месопотамией, на каждом из которых было написано имя правящего царя.
«Точно датированные археологические находки богатых месопотамских культур, особенно кирпичи, на которых написаны имена конкретных царей , предоставляют беспрецедентную возможность изучать изменения напряженности поля в высоком временном разрешении», — Лиза Токс, соавтор и профессор Института Океанографии. Как говорится в заявлении, исследование «отслеживает изменения, произошедшие за несколько десятилетий или даже меньше».
Это нелегкий процесс. Анализ зерен оксида железа подразумевал изучение крошечных фрагментов разбитых граней кирпичей и использование магнитометра для точного измерения этих остатков.
«Сравнивая древние артефакты с тем, что мы знаем о древних условиях магнитного поля», — сказал в своем заявлении Мэтью Хоуленд, ведущий автор и профессор Университета штата Уичито, — «мы можем оценить даты любых артефактов, которые были нагреты в древние времена».
Сопоставление измеренной магнитной силы зерен оксида железа с впечатанным именем и известным временем правления этого человека позволило команде создать историческую карту сдвигов магнитного поля. Такое объединение науки и истории позволило специалистам уникально заглянуть в прошлое — как анализируемого объекта, так и нашей планеты.
И оказывается, что использование временных шкал правления царей, правление некоторых из которых длилось всего несколько лет, может обеспечить еще более узкое окно датировки, чем радиоуглеродное датирование, которое часто может достигать только нескольких сотен лет.
На этой новой древней карте также показаны некоторые уникальные события в истории нашей планеты. Ему удалось подтвердить событие, известное как геомагнитная аномалия левантийского железного века, когда магнитное поле было необычно сильным примерно с 1050 по 550 год до нашей эры. Оно также показало резкое изменение поля за относительно короткий период времени во время правления Навуходоносора II) с 604 по 562 год до нашей эры), что свидетельствует о том, что быстрые всплески напряженности внутри нашего магнитного поля могут происходить и происходят.
«Это исследование, — пишут авторы в исследовании, — устанавливает основу для использования археомагнитного анализа в качестве метода абсолютного датирования археологических материалов из Месопотамии».
В одном из кратеров на экваторе Луны обнаружили «намагниченные» валуны
Они влияют на перемещения лунной пыли в ближайших окрестностях этих булыжников. Европейские и арабские планетологи обнаружили в лунном кратере Рейнер-K крупные валуны с уникальными магнитными свойствами, которые влияют на перемещения лунной пыли в ближайших окрестностях этих булыжников. Об этом сообщила пресс-служба немецкого Мюнстерского университета.
«Мы обнаружили эти валуны сразу же после того, как посмотрели на первую фотографию этого региона Луны. Они резко отличаются от всех остальных соседних булыжников, так как они значительно слабее рассеивают свет, чем прочие близлежащие валуны. Мы предполагаем, что их необычный облик связан с тем, как эти камни взаимодействуют с пылью и со структурой частиц этой пыли», — пояснил научный сотрудник Мюнстерского университета Оттавиано Рюш, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Ученые совершили это открытие при изучении высококачественных снимков Океана Бурь, полученных при помощи камер орбитального зонда LRO. На этих фотографиях ученые искали крупные лунные булыжники, расколотые на части под действием тепла и других природных факторов. Они предположительно представляют собой фрагменты древних пород лунной коры и мантии, что делает их интересными в контексте изучения истории формирования Луны.
Лунный кратер Рейнер-K
Когда ученые начали искать подобные расколотые камни в окрестностях кратера Рейнер-К, они обнаружили, что небольшая, но значимая часть местных булыжников выглядела совсем не так, как другие схожие по размерам валуны на поверхности Луны. При определенных углах обзора они выглядели значительно более темными, чем их соседи, что было связано с тем, что эти валуны рассеивали солнечный свет уникальным образом, не характерным для всех других фрагментов лунных пород.
Последующее изучение фотографий этих расколотых камней показало, что эти лунные валуны были покрыты толстым слоем пыли. Размеры ее частиц, а также их физические свойства и расположение очень отличаются от остальных соседних «темных» булыжников. Последующие расчеты и наблюдения указали на то, что эти различия были связаны с тем, что у данных булыжников есть аномальные магнитные свойства.
В пользу этого, в частности, свидетельствует то, что внутри кратера Рейнер-К и в его ближайших окрестностях находится одна из лунных магнитных аномалий, природу которой ученые уже достаточно длительное время изучают. Последующие наблюдения за этим кратером, а также запланированная NASA отправка лунохода в этот регион Океана Бурь, поможет раскрыть природу «намагниченности» и других аномальных свойств этих валунов, подытожили исследователи.