地球の磁場がなければ、移動する動物は道を失い、船からボーイスカウトまでのすべての航行は役に立たなくなります。 しかし、その重要性にもかかわらず、惑星の磁場を動かすプロセスは謎のままです。 アイデアはたくさんありますが、それらのどれもが地球の磁場の時代を説明できません。 さて、新しい研究がこの矛盾の鍵を握る可能性があります：謙虚なマグネシウム。
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地球の溶融コアの撹拌は、ダイナモと呼ばれるプロセスで惑星の磁場を生成する電流を生成します。
「これらの撹拌運動がなければ、地球の磁場は崩壊し、約1000万年で死ぬでしょう」と、パサデナにあるカリフォルニア工科大学のポスドク研究員であるジョセフ・オルークは言います。
しかし、この動きを推進しているのは不明です。 地球の内核の緩慢な凝固と放射性崩壊（2つの主要な仮説）は、磁場が存在する限り磁場を動かすのに十分なエネルギーを生成しません。
岩の記録は、地球の磁場が少なくとも34億年、おそらく42億年前のものであることを示しています。 内側のコアを冷却しても、磁場には約10億年分のエネルギーしか供給されません。 カリフォルニア大学サンタクルーズ校の惑星科学者であるフランシス・ニモ氏は、崩壊仮説が機能するのに十分な放射性物質が地球のコアに存在しないことを指摘しています。
Nature誌の今週号に掲載された新しい研究では、O'Rourkeとカリフォルニア工科大学の惑星科学者であるDavid Stevensonは、地球内部の浮力の違いを設定してジオダイナモを駆動する新しい化学メカニズムを提案しています。
コンピューターモデルを使用して、このペアは、初期の地球に衝撃を与えた巨大な衝撃の余波で、微量のマグネシウム元素が鉄に富むコアに溶解する可能性があることを示しました。
「地球は、マントルを華氏7, 000ケルビン[華氏12, 140度]にまで加熱する可能性のある一連の非常に激しく巨大な衝突で形成されました」とO'Rourke氏は言います。 「それらの温度では、マグネシウムのように通常鉄と混合しない元素は鉄になります。」
しかし、マグネシウムは高温で鉄にしか溶けないため、地球のコアが冷えると、マグネシウムが豊富な合金として外側のコアからマグネシウムが沈殿する、または「雪が降る」。 これらの合金は、コアとマントルの境界まで運ばれます。
「マグネシウムを多く含む合金をコアから引き抜くと、残されたものはより高密度になります」とO'Rourke氏は言います。 そのように質量を集中させると、ダイナモの代替電源として機能する可能性がある重力エネルギーが放出されます、と彼は説明します。
O'RourkeとStevensonによると、マグネシウムの沈殿メカニズムは、内側のコアが冷却して固まり始めるまで数十年にわたってジオダイナモを動かしていた可能性があります。 その時点で、2つのプロセスが連携して地球の磁場に電力を供給し始めた可能性がある、とO'Rourkeは言います。
「マグネシウムの沈殿は、コアの上部からの[鉄]対流を引き起こす可能性がありますが、[凝固からの]内側のコアからの軽元素の放出は、底部からの対流を引き起こす可能性があります」
研究に関与していなかった惑星科学者のニモは、マグネシウムの沈殿仮説が好きだと言います。なぜなら、それは2つの仮定のみを行うからです。地球は巨大な衝撃で熱くなり、巨大な衝撃ではインパクターの金属コアが露出しますケイ酸塩マントル材料に。
「仮定は議論するのが難しいですが、正確にどれだけ熱くなるかは不確かです」とニモは言います。 仮定2は少し安全性が低いと彼は言いますが、ほとんどの科学者は岩石体が初期の地球と衝突したとき、マグネシウムのようなそれらのインパクターからのいくつかの要素がマントルに移動することに同意します。 「これらの2つの仮定を行うと、他のすべてが自然に続きます。」
Nimmoによれば、O'RourkeとStevensonのアイデアをテストするための実験だけが必要です。 「彼らの研究は主に、マグネシウムが温度の関数としてどのように分配されるべきかについてのコンピューターによる予測に基づいています」とニモは言います。
一部の研究者はすでにこれらの実験に取り組んでいるので、科学者が地球の磁場を刻む原因に焦点を合わせるのは時間の問題かもしれません。
「私たちのプロセスは、ダイナモが過去にどのように機能したかを説明できるだけでなく、「しかし、今日どのように動作している可能性があるのか」を示しています。
