Medan magnet Bumi melindungi kita dari sinaran kosmik yang mematikan, dan tanpanya, seperti yang anda ketahui, kehidupan tidak dapat wujud. Pergerakan besi cair di teras luar planet ini, fenomena "geodynamo", menghasilkan medan ini. Tetapi bagaimana ia muncul dan kemudian dipertahankan sepanjang sejarah Bumi adalah misteri bagi para saintis. Sebuah karya baru yang diterbitkan dalam Nature oleh kumpulan yang diketuai oleh Alexander Goncharov dari Universiti Carnegie menjelaskan sejarah pembentukan geologi yang sangat penting ini.
Planet kita terbentuk dari bahan padat yang mengelilingi Matahari di masa mudanya, dan seiring berjalannya waktu, bahan paling padat, besi, tenggelam, tenggelam lebih dalam, membentuk lapisan yang kita ketahui hari ini: inti, mantel, kerak. Pada masa ini, teras dalamnya adalah besi padu bersama dengan bahan lain yang telah diketatkan semasa proses pelapisan. Inti luar adalah aloi besi cair, dan gerakannya menghasilkan medan magnet.
Pemahaman yang lebih mendalam mengenai bagaimana haba dilakukan dalam teras dalaman pepejal dan teras luar cair diperlukan untuk mengumpulkan proses yang telah mengembangkan planet kita dan medan magnetnya - dan yang lebih penting lagi, tenaga yang mengekalkan medan magnet tetap. Tetapi bahan-bahan ini nampaknya hanya wujud dalam keadaan yang paling melampau: suhu yang sangat tinggi dan tekanan yang sangat tinggi. Ternyata di permukaan, tingkah laku mereka akan sama sekali berbeza.
"Kami memutuskan bahawa sangat mustahak untuk mengukur secara langsung kekonduksian termal bahan teras dalam keadaan yang sesuai dengan inti," kata Goncharov. "Kerana, tentu saja, kita tidak dapat sampai ke inti Bumi dan mengambil sampel untuk kita sendiri."
Para saintis menggunakan instrumen yang disebut sel landasan berlian untuk mensimulasikan keadaan inti planet dan mengkaji bagaimana besi melakukan haba dalam keadaan tersebut. Sel landasan berlian memampatkan sampel bahan kecil di antara dua berlian, menimbulkan tekanan ekstrem dari kedalaman Bumi di makmal. Laser memanaskan bahan ke suhu nuklear.
Dengan menggunakan "makmal nuklear" seperti itu, sekumpulan saintis dapat mengkaji sampel besi pada suhu dan tekanan yang dapat dijumpai di dalam planet mulai dari Merkuri hingga Bumi - tekanan dari 345.000 hingga 1.3 juta atmosfera normal dan dari 1300 hingga 2700 darjah Celsius - dan fahami bagaimana mereka mengalirkan haba.
Didapati bahawa kekonduksian termal sampel besi seperti itu sesuai dengan ujung bawah anggaran awal kekonduksian terma teras Bumi - antara 18 dan 44 watt per meter per darjah Kelvin, dalam unit yang digunakan para saintis untuk mengukur perkara tersebut. Ini menunjukkan bahawa tenaga yang diperlukan untuk mengekalkan geodynamo selalu tersedia sejak awal sejarah Bumi.
"Untuk lebih memahami kekonduksian terma teras, di masa depan kita akan mengkaji bagaimana bahan bukan ferus yang telah ditarik ke dalam inti bersama dengan besi tenggelam mempengaruhi proses termal di dalam planet kita," kata Goncharov.
Video promosi:
ILYA KHEL
