Forskere teoretiserer at forholdene i jorda er ekstremt varme og ekstremt pressede. Det er dette som gjør at den primært jern- og nikkelkjerne kan deles mellom et fast indre område og flytende ytre område. Det antas at dynamikken i denne kjernen er ansvarlig for å drive planetens beskyttende magnetosfære, og det er grunnen til at forskere er fast bestemt på å forbedre sin forståelse av den.
Takket være ny forskning utført av et internasjonalt forskerteam, ser det ut til at kjerneområdet også får sin rettferdige andel "snø"! For å si det på en annen måte, deres forskning viste at i den ytre kjernen stivner bittesmå jernpartikler og faller for å danne hauger opp til 320 km (200 mi) tykke på toppen av den ytre kjernen. Disse funnene kan forbedre vår forståelse av kreftene som påvirker hele planeten, enormt.
Forskningen ble utført av et team av forskere fra Jackson School of Geosciences ved University of Texas i Austin som ble ledet av prof. Youjun Zhang ved Sichuan University's Institute of Atomic and Molecular Physics. Studien som beskriver forskningen deres ble publisert i 23. desember utgave av Journal of Geophysical Research (JGR) Solid Earth.
Å studere dybden på jorden er ingen enkel oppgave, siden bakkegjennomtrengende radar ikke kan muliggjøre at dybde og direkte prøvetaking er helt umulig. Som et resultat blir forskere tvunget til å studere Jordens indre gjennom vitenskapen om seismologi - dvs. studiet av lydbølger som genereres av geologisk aktivitet og passerer gjennom planeten regelmessig.
Ved å måle og analysere disse bølgene, er geologiske forskere i stand til å få et bedre bilde av interiørets struktur og sammensetning. De siste årene har de merket et avvik mellom seismiske data og nåværende modeller av jordens kjerne. I hovedsak ville de målte bølger bevege seg saktere enn forventet når de passerer gjennom basen av den ytre kjerne og raskere når de beveger seg gjennom den østlige halvkule av den indre kjernen.
For å løse dette mysteriet, foreslo prof. Zhang og kollegene at krystallisering av jernpartikler kunne forekomme i den ytre kjerne, og skape en "snødekket" indre kjerne. Teorien om at det eksisterer et slamlag mellom den indre og ytre kjerne ble først foreslått av S.I. Braginskii i 1963, men ble avvist på grunn av den rådende kunnskapen om varme- og trykkforhold i kjernen.
Imidlertid, ved å bruke en serie eksperimenter utført på kjernelignende materialer og nyere vitenskapelige studier, kunne prof. Zhang og teamet hans vise at krystallisering i den ytre kjernen faktisk er mulig. Videre fant de at omtrent 15% av den nederste delen av den ytre kjernen kunne være laget av jernbaserte krystaller som til slutt vil falle og legge seg på toppen av den faste indre kjernen.
"Det er liksom en bisarr ting å tenke på," sa Nick Dygert, en adjunkt ved University of Tenessee som bidro til å utføre forskningen som en del av et postdoktorgradsstipend med JSG. "Du har krystaller i den ytre kjernen som snør ned på den indre kjernen over en avstand på flere hundre kilometer."
Som prof. Jung-Fu Lin (en annen medforfatter på studien) forklarte dette, ligner dette på hvordan bergarter dannes inne i vulkaner. "Jordens metalliske kjerne fungerer som et magakammer som vi vet bedre om i jordskorpen," sa han. Teamet sammenlignet til og med prosesshatten som fører til at hauger av jernpartikler dannes på jordas ytre kjerne til det som skjer inne i magma-kamrene nærmere jordens overflate.
Mens komprimering av mineraler skaper det som kalles "kumulert bergart" i magakamre, bidrar komprimering av jernpartikler dypt inne i jordas indre til veksten av den indre kjernen og krympingen av den ytre kjernen. Akkumulering av disse partiklene mot den ytre kjerne ville forklare de seismiske avvikene siden en variasjon i tykkelse mellom den østlige og den vestlige halvkule vil forklare endringen i hastighet.
Gitt kjernens innflytelse over fenomener over hele verden - som den nevnte magnetosfæren og oppvarmingen som driver tektonisk aktivitet - er det å lære mer om sammensetningen og oppførselen sin for å forbedre vår forståelse av hvordan disse større prosessene fungerer. I denne forbindelse kan forskningen utført av prof. Zhang og hans kolleger bidra til å løse mangeårige spørsmål om jordas indre og hvordan det ble til.
Som Bruce Buffet, en geovitenskapelig professor ved UC Berkley som studerer planetarisk interiør (og ikke var involvert i studien) sa det:
Når vi forholder modellspådommene til de anomale observasjonene, kan vi trekke konklusjoner om de mulige sammensetningene av den flytende kjernen og kanskje koble denne informasjonen til forholdene som rådde på det tidspunktet planeten ble dannet. Utgangsbetingelsen er en viktig faktor for at Jorden blir den planeten vi kjenner. "
Med tanke på hvordan jordens magnetosfære og dens tektoniske aktivitet antas å ha spilt en viktig rolle i fremveksten og utviklingen av livet, kan forståelsen av dynamikken i planetens indre også bidra til jakten på potensielt beboelige eksoplaneter - for ikke å nevne ekstra- jordlivet!
Forskningen ble finansiert av National Natural Science Foundation of China, Fundamental Research Fund for the Central Universities, Jackson School of Geosciences, National Science Foundation og Sloan Foundation.
