Железный снег в ядре вызывает у планет колеблющиеся магнитные поля
Ученые провели лабораторный эксперимент, имитирующий физику образования и движения железного снега, чтобы увидеть, что может происходить внутри планет.
Очень горячие недра планет — это не то место, где можно было бы ожидать найти снег, но ученые подозревают, что «железный снег» выпадает на ядро Земли.
Новое исследование смоделировало динамику процесса в лаборатории и обнаружило, что железный снег может заставлять магнитные поля включаться и выключаться на некоторых планетах.
Поскольку между нами и ядром лежат тысячи километров земной породы, трудно по-настоящему понять, что там происходит. Чтобы получить представление, ученые изучают, как сейсмические волны движутся через разные слои, причем изменения в их скорости позволяют понять, из чего состоят разные участки.
Эти исследования выявили некоторые аномалии на границе между внешним и внутренним ядром.
В 2019 году группа ученых предложила объяснение странным наблюдениям: железо может кристаллизоваться вблизи границы с мантией, а затем оседать, как снег, по направлению к внутреннему ядру.
В новом исследовании ученые из Франции провели лабораторный эксперимент, имитирующий физику образования и движения железного снега, чтобы увидеть, что может происходить внутри планет.
По иронии судьбы, в ходе эксперимента обычный снег заменили железным, используя резервуар с водой, охлаждаемой снизу, со слоем соленой воды на дне, чтобы предотвратить прилипание кристаллов льда.
Команда обнаружила, что по мере охлаждения нижних слоев воды образовывались кристаллы льда, которые затем всплывали вверх, прежде чем таять, когда они достигали более теплых вод в верхней части резервуара.
Потоки, которые вызвали этот процесс, в конечном итоге прогрели нижние слои и на некоторое время препятствовали образованию новых кристаллов льда. Это замедлило течение, позволив воде на дне остыть, и вскоре образовались новые кристаллы, начав процесс заново. Весь цикл длился около 23,3 минуты.
Ученые заявили, что аналогичный цикл может происходить внутри планет, хотя и в гораздо большем масштабе. Это привело бы к образованию внутренних потоков жидкости в расплавленном железе и имело бы интригующий побочный эффект: магнитное поле планеты будет настолько сильно колебаться, что будет появляться и исчезать через определенные промежутки времени.
Очевидно, что это не относится к Земле, которая имеет сильное магнитное поле, но может иметь место для тел с более слабыми магнитными полями, таких как Меркурий или спутник Юпитера Ганимед. Ученым предстоит ответить на еще несколько вопросов, но, тем не менее, это интригующая идея.
Исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.