Adânc sub picioarele noastre, la o adâncime uimitoare de peste 5.100 km, se află nucleul interior al Pământului — un miez solid din fier și nichel care joacă un rol esențial în menținerea condițiilor necesare vieții la suprafață. Fără acest nucleu, este puțin probabil ca viața pe Pământ să fi evoluat așa cum o cunoaștem. Cu toate acestea, formarea și evoluția nucleului interior rămân încă un mister pentru oamenii de știință, dar fizica mineralelor ne apropie tot mai mult de elucidarea acestei enigme, scrie Sciencealert.
Nucleul interior și câmpul magnetic al Pământului
Nucleul interior este responsabil pentru generarea câmpului magnetic al Pământului, care acționează ca un scut împotriva radiațiilor solare nocive. Acest câmp magnetic este esențial pentru protejarea planetei noastre și ar fi jucat un rol crucial în crearea condițiilor necesare apariției vieții cu miliarde de ani în urmă.
Inițial, nucleul interior al Pământului era lichid, dar în timp, pe măsură ce planeta s-a răcit, acesta s-a solidificat. Chiar și în prezent, temperaturile în nucleul interior rămân extrem de ridicate, depășind 5.000 Kelvin (aproximativ 4.727°C). Pe măsură ce nucleul continuă să se răcească, porțiuni din acesta se solidifică, eliberând elemente precum oxigenul și carbonul. Aceste elemente, nesustenabile într-o stare solidă la temperaturi atât de ridicate, sunt expulzate sub formă de lichid fierbinte, care se amestecă în nucleul exterior lichid și generează curenți electrici ce creează câmpul magnetic al Pământului.
Superrăcirea și provocările modelării nucleului
Pentru a înțelege cum a evoluat câmpul magnetic al Pământului, geofizicienii folosesc modele termice care simulează comportamentul nucleului și al mantalei. Aceste modele sunt esențiale pentru a evalua cum este distribuită și transferată căldura în interiorul planetei. Totuși, problema apare atunci când încercăm să înțelegem procesul de solidificare al nucleului.
Superrăcirea, fenomen prin care un lichid este răcit sub punctul său de îngheț fără a deveni solid, joacă un rol important în nucleul Pământului. Cercetările sugerează că nucleul ar fi trebuit să atingă un nivel extrem de ridicat de superrăcire, până la 1.000 K, pentru a permite fierului să înghețe și să formeze nucleul solid. Dat fiind că nucleul se răcește cu aproximativ 100-200 K pe miliard de ani, această teorie ridică noi provocări.
Provocările măsurătorilor și limitele cunoașterii
Pentru că oamenii nu pot accesa fizic nucleul — cea mai adâncă forare a ajuns doar la 12 km adâncime — majoritatea informațiilor despre interiorul Pământului provin din seismologie. Nucleul interior a fost descoperit în 1936, iar dimensiunea sa, care reprezintă aproximativ 20% din raza Pământului, este una dintre cele mai bine cunoscute proprietăți ale acestuia. Totuși, estimările cu privire la temperatura nucleului și gradul său de superrăcire rămân provocatoare.
Studiile actuale indică faptul că nucleul interior ar fi trebuit să fie superrăcit cu aproximativ 400 K înainte să înceapă solidificarea, un nivel mult mai mic decât cel estimat inițial. Dacă ar fi fost nevoie de 1.000 K de superrăcire, nucleul ar fi trebuit să fie mult mai mare sau să nu existe deloc, ceea ce nu este cazul. Acest lucru sugerează că trebuie să existe factori suplimentari, încă necunoscuți, care să fi facilitat solidificarea la o temperatură mai ridicată.
Noi descoperiri în fizica mineralelor
Oamenii de știință au testat diverse combinații de fier și alte elemente pentru a înțelege mai bine procesul de superrăcire și formarea nucleului interior. Studiile recente indică faptul că structurile cristaline neașteptate sau prezența carbonului ar putea influența superrăcirea și ar putea explica formarea nucleului la o superrăcire mai mică decât se credea inițial.
Dacă nucleul a înghețat la o superrăcire mai mică de 400 K, acest lucru ar explica dimensiunea și starea actuală a nucleului interior. De asemenea, ar putea modifica estimările privind vârsta acestuia, care variază între 500 și 1.000 de milioane de ani, sugerând că nucleul ar putea fi mult mai tânăr decât se credea.
Implicațiile pentru istoria Pământului
Înțelegerea modului în care s-a format nucleul interior are implicații majore pentru studiul câmpului magnetic și al efectelor radiațiilor solare asupra Pământului de-a lungul istoriei. Răspunsul la aceste întrebări este esențial pentru a înțelege rolul câmpului magnetic în protejarea vieții și în prevenirea unor extincții în masă. Până când aceste mistere vor fi complet elucidate, nucleul interior rămâne unul dintre cele mai fascinante și enigmatice elemente ale planetei noastre.
Fiecare descoperire aduce noi informații și ne apropie de o înțelegere mai profundă a nucleului Pământului și a rolului său în menținerea condițiilor pentru viață.
