A Föld magja egyszerűbb, mint ahogy korábban gondolták?

Az amerikai Lawrence Livermore Laboratórium munkatársai meglepő felfedezést tettek nemrégiben: amikor a Föld vasmagját tanulmányozták, arra a következtetésre jutottak, hogy mindössze egyetlen atomi állapot képes kibírni azt a hatalmas nyomást és hőmérsékletet, amely bolygónk középpontjában uralkodik. Az elmúlt húsz évben a tudományos közvélemény általában úgy hitte, hogy legalább kétféle állapotban találhatók vas atomok a Föld magjában. A tudósok azért tanulmányozzák a vas tulajdonságait, hogy megértsék azokat a folyamatokat, amelyek a magban lejátszódnak, és megmagyarázzák a rendkívüli nyomás és hőmérséklet következtében lezajló eseményeket.

Az amerikai tudósok kezdeti eredményei szerint, amelyekről a Nature című tudományos folyóiratban számoltak be, a Föld magja a korábban hittnél alacsonyabb nyomáson olvadni kezd.

A Föld magjának modellezése laboratóriumban

A megállapításra a tudósok természetesen nem úgy jöttek rá, hogy lyukat fúrtak a Földbe. (Egy ilyen tervről szilveszterkor már beszámoltunk a National Geographic Online-on, ám azóta még szerencsére nem valósult meg az az ötlet, amelyet egy amerikai geológus fundált ki, és lényege, hogy Izlandon atomrobbantásokkal ütnének rést a Föld köpenyébe.)

A Föld szerkezete

A kísérlet laboratóriumi körülmények között zajlott, méghozzá olyan körülmények között, amelyek modellezik azt az állapotot, amely a Föld magjában létezhet. Egy hatalmas, 20 méter hosszú ágyúval vasborítású lövedékekkel tüzelnek egy szintén vasból készült célpontra. A lövések nyomán lökéshullámok keletkeznek, amely ugyan kevesebb ideig tartanak, mint egy másodperc milliomod része, ám ez az idő elég arra, hogy olyan körülmények jöjjenek létre az anyagban, mint amilyenek a Föld középpontjában uralkodnak. A kísérlet a során a fizikusok rájöttek arra, hogy a vas magas hőmérséklet és nyomás hatására kristályos szerkezetet vesz fel, amely a gyémánthoz hasonló!

Egy másik kísérlet a vasmag szimulálására

A kaliforniai tudósok persze nem az egyetlenek, akik az iránt érdeklődnek, hogy milyen is az az óriási dinamó, amely a Föld mágneses terét generálja. A lett egyetem, rigai Fizikai Intézetében szintén zajlanak kísérletek a Föld magjának tanulmányozására.

Az ő méréseik során a modellt két koncentrikus acélhenger alkotja, amelyek három méter magasak és 80 centiméter átmérőjűek. Ezekben olvadt szódiumot helyeznek el. Egy propeller ezután a belső hengerben lefelé kezdi hajtani a szódiumot, mégpedig egy „spirális folyamként”. A folyadék ezután a felső hengerbe tér vissza, és így elektromos áram keletkezik, amely viszont mágneses mezőt indukál.

A szódium sokkal jobban vezeti az áramot, és tízezerszer gyorsabban mozog, mint a vas, de a kísérleti körülmények éppen ezért a kisebb méretek ellenére is jól mintázhatják a Föld középpontjában uralkodó viszonyokat.

Az így tapasztalt oszcillációk azonban érdekes módon nem a Föld mágneses mezejének változásaira adnak választ, hanem inkább a Nap működését világítják meg jobban. A lettek ugyanis periodikus oszcillációt tapasztaltak, amely a Nap 22 éves ciklusaira emlékeztetnek. A Föld mágneses mezejének változásai viszont inkább véletlenszerűek, mint periodikusak.

A tudósok egyelőre még nem találták meg a pontos magyarázatot a két koncentrikus hengerben lezajló folyamatokra, de a kísérlet érdekesnek bizonyulhat az asztrofizika, a csillagászat számára.

A mágneses mező jelentőssége A Föld vasmagja hatalmas mágneses mezőt hoz létre bolygónk körül, a mágneses mező erőssége azonban idővel gyengülni kezdett. Mindez immár olyan méreteket kezd ölteni, amely megzavarja a Föld körül keringő műholdakat, amelyek erre a mágneses mezőre hagyatkozva próbálják kivédeni a napsugárzás és egyéb űrbéli sugárzás káros hatásait. A tudósok a mag tanulmányozását azért is szorgalmazzák, mert szeretnék megvizsgálni, hogy mi történik mágneses pólusváltáskor, ami egyébként már többször előfordult a Föld történetében.