Η ιστορία του πυρήνα της Γης ξαναγράφεται

Το εσωτερικό της Γης χωρίζεται σε έναν πυριτικό συμπαγή εξωτερικό φλοιό, έναν ημίρρευστο μανδύα, έναν ρευστό εξωτερικό πυρήνα ο οποίος είναι αρκετά πιο ιξώδης από τον μανδύα, καθώς και έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα.

Ο εσώτερος πυρήνας της Γης αποτελείται από συμπαγή σίδηρο και έχει μέγεθος λίγο μεγαλύτερο από τον πλανήτη Πλούτωνα.

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature ρίχνει περισσότερο φως στη γεωλογική ιστορία του κέντρου της Γης.

Η διαμόρφωση του εσώτερου πυρήνα έχει τεράστια σημασία για τη ζωή στον πλανήτη, καθώς σε αυτόν οφείλεται το μαγνητικό πεδίο που προστατεύει τη Γη από την βλαβερή κοσμική ακτινοβολία που θα μετέτρεπε τη Γη σε έρημο.

Η νέα μελέτη τοποθετεί χρονικά νωρίτερα τη διαμόρφωση του πυρήνα της Γης πριν από ένα ως ενάμιση δισεκατομμύρια χρόνια και υποστηρίζει ότι ο πυρήνας της Γης διογκώνεται.

Η μελέτη

Διεθνής επιστημονική ομάδα με επικεφαλής τον ειδικό στον παλαιομαγνητισμό Αντι Μπίγκιντης Σχολής Περιβαλλοντικών Επιστημών του βρετανικού Πανεπιστημίου του Λίβερπουλ μελέτησε τον πυρήνα της Γης και υπολόγισε ότι η διάμετρός του αυξάνεται περίπου κατά ένα χιλιοστό κάθε χρόνο.

Επίσης, εκτίμησε ότι το γήινο μαγνητικό πεδίο, το οποίο παράγεται από τη συνεχή κυκλική ροή του ρευστού σιδήρου του εξωτερικού πυρήνα πάνω από τον στερεό σίδηρο του εσωτερικού πυρήνα, θα συνεχίσει να υφίσταται για τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο χρόνια ακόμα. Ο πυρήνας της Γης ψύχεται λιγότερο γρήγορα από αυτό που υποστήριζαν παλαιότερες μελέτες.

Η ιστορία του κέντρου της Γης

Η Γη σχηματίσθηκε ως πλανήτης πριν από περίπου 4,54 δισεκατομμύρια χρόνια, σχεδόν 100 εκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος.

Στα πρώτα στάδια της δημιουργίας του πλανήτη, η Γη βρισκόταν σε ρευστή κατάσταση, ήταν μια καυτή μπάλα που αποτελείτο από λιωμένα πετρώματα. Λόγω της βαρύτητας, πυκνότερα υλικά διέρρευσαν προς το κέντρο κατά τη διάρκεια μίας διαδικασίας που καλείται πλανητική διαφοροποίηση, ενώ τα λιγότερο πυκνά υλικά παρέμειναν στην επιφάνεια.

Ως αποτέλεσμα, ο πυρήνας αποτελείται κυρίως από «βαριά» υλικά όπως σίδηρο σε ποσοστό 80%, νικέλιο και πυρίτιο· υπάρχουν βέβαια και πυκνότερα υλικά που δεν κατέληξαν στον πυρήνα της Γης, όπως το ουράνιο και ο μόλυβδος, είτε διότι είναι σπάνια για να αποτελούν σημαντικό ποσοστό του πυρήνα, είτε διότι έχουν την ιδιότητα να προσκολλώνται σε ελαφρύτερα υλικά και για αυτό το λόγο απαντώνται κυρίως στον φλοιό.

Ο πυρήνας της Γης και το μαγνητικό πεδίο

Ο πυρήνας διακρίνεται σε δύο μέρη: έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα με μία ακτίνα γύρω στα 1.250 χλμ. και έναν ρευστό εξωτερικό πυρήνα με μία ακτίνα γύρω στα 3.500 χλμ.

Ο εσωτερικός πυρήνας πιστεύεται πως είναι στερεός και πως αποτελείται κυρίως από σίδηρο και νικέλιο. Ορισμένοι συμφωνούν πως ο εσωτερικός πυρήνας είναι στην μορφή του μονοκρυσταλλικού σιδήρου.

Τα πετρώματα όπως ο σίδηρος διατηρούν μια μνήμη της έντασης και της κατεύθυνσης τουμαγνητικού πεδίου της Γης την εποχή που σχηματίστηκαν.

Ο εσώτερος πυρήνας σχηματίστηκε από την πήξη, ή στερεοποίηση, του ρευστού σιδήρου καθώς η νεογέννητη Γη έχανε θερμότητα από το εσωτερικό της. Ο στερεός σίδηρος βυθίστηκε στο κέντρο, καθώς έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από τον λιωμένο σίδηρο.

Ο εξωτερικός πυρήνας που περιβάλλει τον εσωτερικό και εκτιμάται πως αποτελείται από ρευστό σίδηρο αναμεμειγμένο με ρευστό νικέλιο και ίχνη ελαφρύτερων στοιχείων. Είναι γενικά παραδεκτό πως η θερμική μεταφορά στον εξωτερικό πυρήνα σε συνδυασμό με την διέγερση από την περιστροφή της Γης (βλ. Δύναμη Coriolis), προκαλεί το γήινο μαγνητικό πεδίο μέσω μίας διεργασίας γνωστή ως Θεωρία του Δυναμό.

Ο στερεός εσωτερικός πυρήνας είναι αρκετά θερμός ώστε να διατηρεί ένα μόνιμο μαγνητικό πεδίο (βλ. Θερμοκρασία Curie), πιθανό είναι όμως να δρα ως σταθεροποιητής προς το μαγνητικό πεδίο που γεννάται από τον εξωτερικό πυρήνα.

Πότε δημιουργήθηκε ο πυρήνας;

Σε αυτό το ερώτημα απαντά η νέα μελέτη, με τις προηγούμενες εκτιμήσεις να κυμαίνονται από τα 500 εκατ. χρόνια έως τα 2 δισ. χρόνια.

Η νέα εκτίμηση τοποθετεί το συμβάν στο ένα με ενάμιση δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή στη μέση. Τότε η Γη απέκτησε την ασπίδα της και κατέστη δυνατή η εμφάνιση της ζωής στον πλανήτη.

Αντίθετα, ο Άρης έχασε το ισχυρό μαγνητικό του πεδίο πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια με αποτέλεσμα να μεταβληθεί σε μια καυτή έρημο, εκτεθειμένη στην κοσμική ακτινοβολία.

econews