Κρυμμένες, τεράστιες δομές βαθιά στο εσωτερικό της Γης ενδέχεται να κατευθύνουν αθόρυβα το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας, αναθεωρώντας όσα νομίζαμε ότι γνωρίζαμε για το παρελθόν του πλανήτη μας.
Η επιστημονική κοινότητα εστιάζει πλέον σε αυτές τις μυστηριώδεις περιοχές, γνωστές ως LLVPs (Large Low-Shear-Velocity Provinces), οι οποίες φαίνεται να λειτουργούν ως «άγκυρες» που επηρεάζουν τη ροή του λιωμένου σιδήρου στον πυρήνα.
Το να κοιτάξουμε στο εσωτερικό της Γης είναι πολύ πιο δύσκολο από το να εξερευνήσουμε το διάστημα.
Οι άνθρωποι έχουν ταξιδέψει περίπου 25 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα πέρα από τον πλανήτη μας, ωστόσο η βαθύτερη γεώτρηση που έγινε ποτέ φτάνει μόλις λίγο πάνω από τα 12 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια.
Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες εξακολουθούν να γνωρίζουν εκπληκτικά λίγα για το τι συμβαίνει βαθιά, κάτω από τα πόδια μας. Αυτή η έλλειψη πρόσβασης είναι ιδιαίτερα σημαντική στο όριο μεταξύ του μανδύα και του πυρήνα.
Αυτή η ζώνη αποτελεί τη σημαντικότερη εσωτερική διεπαφή εντός της Γης και παίζει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της συμπεριφοράς του πλανήτη. Νέα έρευνα υποδηλώνει τώρα ότι αποτελεί επίσης βασικό παράγοντα στον έλεγχο του μαγνητικού πεδίου της Γης.
Γιγαντιαίες θερμές δομές στο όριο Μανδύα-Πυρήνα
Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 3 Φεβρουαρίου, στο περιοδικό Nature Geoscience, και της οποίας ηγήθηκε το Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ, αποκάλυψε μαγνητικές ενδείξεις ότι δύο τεράστιες, εξαιρετικά θερμές δομές πετρωμάτων στη βάση του μανδύα της Γης επηρεάζουν τον υγρό εξωτερικό πυρήνα που βρίσκεται από κάτω.
Αυτές οι δομές βρίσκονται περίπου 2.900 χιλιόμετρα κάτω από την Αφρική και τον Ειρηνικό Ωκεανό.
Η έρευνα δείχνει ότι αυτά τα τεράστια σώματα στερεού, υπερθερμασμένου πετρώματος, τα οποία περιβάλλονται από έναν δακτύλιο ψυχρότερου υλικού που εκτείνεται από πόλο σε πόλο, επηρεάζουν το μαγνητικό πεδίο της Γης για εκατομμύρια χρόνια.
Αναπαράσταση του αρχαίου μαγνητικού πεδίου της Γης
Η ανίχνευση των αρχαίων μαγνητικών πεδίων και η αναπαράσταση των διαδικασιών που τα παράγουν αποτελεί μια σημαντική τεχνική πρόκληση.
Για να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, η ερευνητική ομάδα συνδύασε παλαιομαγνητικά δεδομένα από αρχαία πετρώματα με προηγμένες υπολογιστικές προσομοιώσεις του γεωδυναμό (geodynamo).
Ο όρος γεωδυναμό αναφέρεται στην κίνηση του υγρού σιδήρου στον εξωτερικό πυρήνα της Γης, η οποία παράγει το μαγνητικό πεδίο με τρόπο παρόμοιο με αυτόν που μια ανεμογεννήτρια παράγει ηλεκτρική ενέργεια.
Χρησιμοποιώντας αριθμητικά μοντέλα, οι επιστήμονες κατάφεραν να αναπαράγουν βασικά χαρακτηριστικά της μαγνητικής συμπεριφοράς της Γης σε βάθος 265 εκατομμυρίων ετών.
Ακόμη και με την πρόσβαση σε υπερυπολογιστές, η εκτέλεση αυτών των προσομοιώσεων για τόσο μεγάλες χρονικές περιόδους απαιτεί τεράστια υπολογιστική ισχύ.
Ανομοιόμορφη θερμότητα και μαγνητικά μοτίβα μεγάλης διάρκειας
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το επάνω μέρος του εξωτερικού πυρήνα δεν θερμαίνεται ομοιόμορφα.
Αντίθετα, παρουσιάζει απότομες θερμοκρασιακές διαφορές, με ιδιαίτερα θερμές περιοχές να εντοπίζονται κάτω από τις δομές του μανδύα που έχουν το μέγεθος ηπείρου.
Η μελέτη του Πανεπιστημίου του Λίβερπουλ καταδεικνύει ότι αυτές οι διαφορές θερμοκρασίας επηρεάζουν άμεσα τη ροή του σιδήρου, διαμορφώνοντας τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα του μαγνητικού μας πεδίου.
Τα ευρήματα αποκάλυψαν επίσης ότι, ενώ ορισμένα τμήματα του μαγνητικού πεδίου της Γης έχουν αλλάξει δραματικά με την πάροδο του χρόνου, άλλα χαρακτηριστικά παρέμειναν σχετικά σταθερά για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Ο Άντι Μπίγκιν, Καθηγητής Γεωμαγνητισμού στο Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ, δήλωσε: «Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι υπάρχουν έντονες θερμοκρασιακές αντιθέσεις στον βραχώδη μανδύα ακριβώς πάνω από τον πυρήνα και ότι, κάτω από τις θερμότερες περιοχές, ο υγρός σίδηρος στον πυρήνα μπορεί να λιμνάζει αντί να συμμετέχει στην ορμητική ροή που παρατηρείται κάτω από τις ψυχρότερες περιοχές».
Η απόκτηση τέτοιων γνώσεων για τα βαθιά στρώματα της Γης σε πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα ενισχύει την αξιοπιστία της χρήσης αρχαίων μαγνητικών πεδίων για την κατανόηση τόσο της δυναμικής εξέλιξης της βαθιάς Γης όσο και των πιο σταθερών ιδιοτήτων της, είπε επίσης.
«Τα ευρήματα αυτά έχουν επίσης σημαντικές επιπτώσεις σε ερωτήματα γύρω από τους αρχαίους ηπειρωτικούς σχηματισμούς – όπως ο σχηματισμός και η διάλυση της Παγγαίας – και μπορεί να βοηθήσουν στην επίλυση μακροχρόνιων αβεβαιοτήτων στο αρχαίο κλίμα, την παλαιοβιολογία και τον σχηματισμό φυσικών πόρων.
Αυτοί οι τομείς βασίζονταν στην παραδοχή ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης, όταν υπολογίζεται κατά μέσο όρο σε μεγάλες περιόδους, συμπεριφερόταν ως ένας τέλειος ραβδόμορφος μαγνήτης ευθυγραμμισμένος με τον άξονα περιστροφής του πλανήτη.
Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι αυτό μπορεί να μην ισχύει απόλυτα».
Η έρευνα διεξήχθη από επιστήμονες της ομάδας DEEP (Determining Earth Evolution using Palaeomagnetism) της Σχολής Περιβαλλοντικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Λίβερπουλ, σε συνεργασία με ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Λιντς (University of Leeds).
Ο καθηγητής Μπίγκιν και οι συνεργάτες του επικεντρώνονται στη μελέτη μαγνητικών σημάτων που διατηρούνται σε πετρώματα από όλο τον κόσμο, προκειμένου να συνθέσουν την ιστορία του μαγνητικού πεδίου της Γης και των εσωτερικών διεργασιών του πλανήτη.
Η ομάδα DEEP ιδρύθηκε το 2017 με χρηματοδότηση από το Leverhulme Trust και το Natural Environment Research Council (NERC).