Tutkijat väittävät, että maan sisätiloissa olosuhteet ovat erittäin kuumat ja erittäin paineistetut. Tämä sallii pääasiassa rauta- ja nikkeliytimen jakamisen kiinteän sisäalueen ja nestemäisen ulkoalueen välillä. Tämän ytimen dynamiikan uskotaan johtavan planeettamme suojaavaan magnetosfääriin, minkä vuoksi tutkijat ovat päättäneet parantaa ymmärrystään siitä.
Kansainvälisen tutkijaryhmän tekemän uuden tutkimuksen ansiosta näyttää siltä, että ydinalueelle saadaan myös kohtuullinen osuus lumesta! Toisin sanoen heidän tutkimuksensa osoitti, että ulkosydämen sisällä pienet raudan hiukkaset jähmettyvät ja putoavat muodostaen paaluja, jotka ovat jopa 320 km (200 mi) paksuisia ulomman ytimen päälle. Nämä havainnot voisivat parantaa huomattavasti ymmärrystämme koko planeetan vaikuttavista voimista.
Tutkimuksen suoritti Austinin Teksasin yliopiston Jacksonin geotieteiden koulun tutkijaryhmä, jota johti prof. Youjun Zhang Sichuanin yliopiston atomifysiikan instituutista. Tutkimusta, joka kuvaa heidän tutkimustaan, julkaistiin 23. joulukuuta julkaisussa Lehti Geophysical Research (JGR) Solid Earth.
Maapallon syvyyden tutkiminen ei ole helppoa, koska maahan tunkeutuva tutka ei voi koettaa, että syvä ja suora näytteenotto on ehdottoman mahdotonta. Seurauksena on, että tutkijat pakotetaan tutkimaan maan sisustusta seismologian tieteen kautta - ts. Tutkimaan ääni-aaltoja, jotka ovat geologisen toiminnan aiheuttamia ja kulkevat säännöllisesti planeetan läpi.
Mittaamalla ja analysoimalla näitä aaltoja geologian tutkijat voivat saada paremman kuvan sisätilojen rakenteesta ja koostumuksesta. Viime vuosina he ovat havainneet ristiriitaa maanjäristyksen seismisten tietojen ja nykyisten mallien välillä. Pohjimmiltaan mitatut aallot liikkuvat odotettua hitaammin, kun ne kulkevat ulomman ytimen pohjan läpi, ja nopeammin, kun ne liikkuvat sisäisen ytimen itäisen pallonpuoliskon läpi.
Tämän mysteerin ratkaisemiseksi professori Zhang ja hänen kollegansa ehdottivat, että rautahiukkaset voisivat kiteytyä ulompaan ytimeen, jolloin muodostuu ”lumipeitteinen” sisäydin. S. I. Braginskii ehdotti ensimmäisen kerran teoriaa siitä, että lietekerros on sisäisen ja ulkoisen ytimen välillä, mutta se hylättiin ytimen vallitsevien lämpö- ja paineolosuhteiden vuoksi.
Prof. Zhang ja hänen tiiminsä pystyivät kuitenkin osoittamaan, että kiteytyminen ulommassa ytimessä on ytimen kaltaisille materiaaleille suoritettujen kokeiden sarja ja viimeisimmät tieteelliset tutkimukset. Lisäksi he havaitsivat, että noin 15% ulomman ytimen alemmasta osasta voisi olla rautapohjaisia kiteitä, jotka lopulta putoavat ja asettuvat kiinteän sisäydimen päälle.
"Se on eräänlainen outo asia ajatella", sanoi Tenessee-yliopiston apulaisprofessori Nick Dygert, joka auttoi suorittamaan tutkimusta osana jatkotutkintoa JSG: n kanssa. "Ulkosydämessäsi on kiteitä, jotka luntavat sisäsydämelle useiden satojen kilometrien etäisyydellä."
Kuten professori Jung-Fu Lin (tutkimuksen toinen avustaja) selitti, tämä on samanlainen kuin miten kiviä muodostuu tulivuorien sisällä. "Maan metallinen ydin toimii kuin magmakammio, josta tunnemme paremmin kuoressa", hän sanoi. Ryhmä vertasi jopa prosessimytskyä aiheuttaen rautahiukkasten muodostumisen maan ulkopinnalle siihen, mitä tapahtuu magman kammioiden sisällä lähempänä Maan pintaa.
Kun mineraalien tiivistäminen luo magmakammioissa ns. Kumulatiivista kiveä, raudan hiukkasten tiivistäminen syvälle maan sisustukseen myötävaikuttaa sisäisen ytimen kasvuun ja ulomman ytimen kutistumiseen. Näiden hiukkasten kertyminen ulkoreunaa vasten vastaa seismisistä poikkeavuuksista, koska itäisen ja lännen pallonpuoliskon paksuuden vaihtelut selittävät nopeuden muutoksen.
Kun otetaan huomioon ytimen vaikutus planeetanlaajuisiin ilmiöihin - kuten edellä mainittu magnetosfääri ja lämmitys, joka ajaa tektonista aktiivisuutta -, ymmärtääksesi enemmän sen koostumusta ja käyttäytymistä on välttämätöntä ymmärtääksemme paremmin näiden suurempien prosessien toimivuudesta. Tässä suhteessa professori Zhangin ja hänen kollegoidensa tekemä tutkimus voisi auttaa ratkaisemaan pitkät kysymykset maapallon sisätiloista ja niiden toteutumisesta.
Kuten Bruce Buffet, UC Berkleyn geotieteiden professori, joka tutkii planeettojen sisätiloja (eikä ollut mukana tutkimuksessa), sanoi:
”Malli-ennusteiden liittäminen poikkeaviin havaintoihin antaa meille mahdollisuuden tehdä päätelmiä nestemäisen ytimen mahdollisista koostumuksista ja ehkä yhdistää tämä tieto olosuhteisiin, jotka vallitsivat planeetan muodostumisen aikaan. Lähtöolosuhteet ovat tärkeitä tekijöitä, jotta Maasta tulee planeettamme, jonka tunnemme. ”
Koska maapallon magnetosfäärin ja sen tektonisen aktiivisuuden uskotaan olleen elintärkeä rooli elämän syntyessä ja kehittymisessä, planeettamme sisätilojen dynamiikan ymmärtäminen voisi auttaa myös potentiaalisesti asuttavien eksoplaneettojen metsästyksessä - puhumattakaan ylimääräisistä - maanpäällinen elämä!
Tutkimusta rahoittivat Kiinan kansallinen luonnontieteellinen säätiö, keskusyliopistojen perustutkimusrahastot, Jacksonin geotieteiden koulu, kansallinen tiedesäätiö ja Sloan-säätiö.
