Jordens magnetfelt er et ganske mysterium. Dyr bruker den til navigering, og vi har blitt avhengige av dens eksistens av samme grunn. Magnosfæren gir oss et kraftig skjold mot den verste solstormen. Likevel har vi fortsatt liten anelse om mekanismene som genererer dette feltet dypt inne i jordens kjerne. I håp om å få en spesiell innsikt i det store planetariske magnetfeltet, har en geofysiker fra University of Maryland bygget sin helt egen babyjord i laboratoriet sitt, og det vil snurres (flytende metall inkludert) innen utgangen av året…
Denne historien minner meg om et klassisk eksperiment utført av norske Kristian Birkeland på begynnelsen av 1800-tallet. I et forsøk på å forstå den dynamiske Aurora Borealis (nordlys), beviste Birkeland eksperimentelt at elektriske strømmer kunne flyte langs magnetfeltlinjer (a. Birkeland eller "feltjusterte" strømmer, avbildet til venstre). Dette kan observeres i naturen når ladede partikler fra solvinden samvirker med jordas magnetosfære og deretter ledes ned til jordas magnetiske poler. Når partiklene strømmer inn i den øvre polare atmosfæren, kolliderer de med atmosfæriske gasser, og genererer et fargerikt lysskjerm kalt aurorae. Imidlertid simulerte dette tidlige eksperimentet et magnetfelt; den modellerte ikke hvordan Jorden genererer den i utgangspunktet.
Nå, i et laboratorium på University of Maryland, forfølger geofysiker Dan Lathrop dette mysteriet ved å bygge sin helt egen skalaversjon av jorden (avbildet topp). Modellen er satt opp på apparater som skal snurre ballen på 10 fot i diameter til en ekvatorial hastighet på 80 miles per time. For å simulere jordas smeltede ytre kjerne, vil Lathrop fylle sfæren med smeltet metall. Det hele vil veie inn til 26 tonn.
Dette er Lathrops tredje forsøk på å generere en skalamodell av jordas magnetfelt. De to siste forsøkene var mye mindre, så dette store eksperimentet måtte bygges av et selskap som var mer vant til å konstruere tungt industrielt utstyr.
Det antas at jordens smeltede ytre kjerne, som starter 2000 miles under jordskorpen, genererer det globale magnetfeltet. Denne "dynamo-effekten" skapes på en eller annen måte gjennom samspillet mellom turbulent flytende jernstrøm (som er svært ledende) med rotasjonen av planeten. I Lathrops modell vil han bruke et annet ledende flytende metall, natrium. Smeltet jern er for varmt til å opprettholde i dette miljøet, natrium eksisterer i en flytende fase ved langt lavere temperaturer (det har et smeltepunkt nær vannets kokepunkt, nesten 100 ° C), men det er noen alvorlige farer forbundet med med bruk av natrium som en jernanalog. Det er veldig brannfarlig i luft og er veldig reaktivt med vann, så det må tas forholdsregler (for en, sprinkleranlegget er blitt deaktivert, vann i tilfelle en brann med natrium vil bare gjøre ting verre!). Hele eksperimentet, selv om det er risikabelt, er påkrevd, da det ikke er noen direkte måte å måle forholdene i den ytre kjernen av jorden.
“Forholdene til kjernen er mer fiendtlige enn overflaten av solen. Det er like varmt som overflaten av solen, men under ekstremt høye trykk. Så det er ingen måte å undersøke det, ingen tenkelig teknikk for direkte å undersøke kjernen.”- Dan Lathrop
Å spinne denne tunge kulen bør forårsake vedvarende turbulens i strømmen av det flytende natrium, og det er håp om at et magnetisk felt kan genereres. Det er mange gåter dette eksperimentet håper å løse, for eksempel mekanikken bak magnetisk polarskifte. Gjennom jordas historie er det bevis på at magnetpolene har skiftet polaritet, langvarig spinning av modellen kan forårsake periodisk reversering av magnetisk pol. Testing av forholdene i det ledende flytende metallet kan kaste lys over hva som påvirker dette globale mønsteret av polarskifte.
Denne typen eksperiment har blitt gjort før, men forskere har dirigert flyt av flytende metall gjennom bruk av rør, men denne modellen vil la metallet organisere seg naturlig og skape sin egen turbulente flyt. Hvorvidt denne testen genererer et magnetfelt eller ikke, er ukjent, men det skal hjelpe vår forståelse av hvordan magnetisme genereres inne i planetene.
Se videoen på National Public Radio »
Kilde: National Public Radio
