Crashing Electrons Voisi Selittää Maapallon Magneettikentän Mysteeriä

{h1}

Uusi tutkimus väittää, että se on ratkaissut maapallon ydinvoiman lämmönjohtavuuden epäjärjestyksen.

Mahdollinen sotkuinen paradoksi, joka on vaivannut geotieteellisiä tutkijoita, jotka tutkivat maapallon ydintä ja sen tuottamia magneettikenttiä, voidaan nyt ratkaista.

Palapeli on vain muutama vuosi vanha. Se herätettiin vuoden 2012 paperissa, jossa geofysiikka Yhdistyneessä kuningaskunnassa julkaisi laajalti hyväksytyn supertietokoneen mallin, joka löysi maapallon raudan ytimen, oli uskomattoman tehokas lämmön johtamisessa. Johtimessa lämpö liikkuu, mutta lämpöä siirtävä materiaali pysyy edelleen - ajatella keittiön pannun lämpenemistä. Lämmön siirto keittotasosta pannuun on johtajuutta.

Tässä tutkimuksessa tutkijat tutkivat, kuinka lämpö voi kulkea maan ydin, atomien ja elektronien tasolla. Yksinkertaisesti sanottuna, paradoksi on se, että tässä mallissa lämpöä päästyään ydinvoimasta johtamalla, ettei nestemäiseen ulkokehään jäänyt riittävästi energiaa jäljelle polttoaineen konvektiolle (kun lämpö luo liikkeitä). Vaikutus: Maapallon magneettikentän ei pitäisi olla olemassa. (Jos keittoastiat olisivat yhtä tehokkaita kuin ydin, niin liha ei koskaan kypsennä, koska kaikki lämpö pääsi ilmalle.)

"Tutkimus herätti paljon huomiota vakavien seurausten takia", kertoi Bruce Buffett, kalifornialaisen yliopiston geofyysikko Berkeley, joka ei ollut mukana tutkimuksessa.

Mutta nyt uusi tutkimus löytää, että syvän maan sisällä, missä lämpötilat voivat olla samansuuntaisia ​​kuin auringon pinnalla olevat, raudan elektronit siirtävät lämpöä enemmän kuin tavanomaisella tavalla nopeiden tärinöiden avulla tänään julkaistun tutkimuksen (tammikuu. 28) Nature-lehdessä. Elektroneja sekoittuu toisiinsa, siirtämällä energiaa elektronisektron sironnalla tunnettujen törmäysten kautta. [Mikä on maa tehty?]

Tulokset ratkaise paradoksi, tutkijat päättelivät uudessa asiakirjassa. "Magneettikentän luomisessa oli suuri ongelma, ja nyt tulosten takia tämä ongelma on lähtenyt lähtemään", kertoi tutkija Ron Cohen, Carnegie Institution for Science of Washington, DC ja professori University College Londonissa Yhdistyneessä kuningaskunnassa.

Ravista ja ravista

Lyijyn tutkimusopettaja Peng Zhang, myös Carnegie Instituutista, käytti National Science Foundationin supertietokoneita laskemaan, kuinka rautaelektroneja vetää ja sulkeutuvat ydinosan sisällä. Mallinnustyön tarkoituksena on ennustaa kaikkien vesipisaroiden sijainnin sadepilvessä, Cohen sanoi. "Olemme huolestuneita siitä, missä kukin yksittäinen elektroni on ja miten he vuorovaikuttavat ja hajottavat toisiaan vastaan", Cohen kertoi WordsSideKick.comille.

Maan sisäinen ydin on kiinteä ja kuun koko. Ulompi ydin on nestemäinen; noin 1400 mailia (2 250 kilometriä) paksua; ja ylitetty 1800 m (2800 km) keraamisella vaipalla, joka virtaa lämpimänä muovina. Tämä kaikki on koteloitu kylmässä, kova kuoren kallio kutsutaan kuori. Ydin ei ole puhdasta rautametallia - myös elementtejä kuten happea, hiiltä ja nikkeliä.

Taiteilija käsittelee maapallon ydintä, jonka päällä on raudan sähköinen rakenne.

Taiteilija käsittelee maapallon ydintä, jonka päällä on raudan sähköinen rakenne.

Luottamus: Ronald Cohen

Zhangin tiimi huomasi, että sydämessä elektronien väliset törmäykset ovat yhtä tärkeitä kuin elektronien ja värähtelevien atomien (elektronin ja fononin sironnan) väliset ristiriidat lämpöenergian osalta. Aiempaa mallinnustyötä, joka julkaistiin myös Nature-lehdessä, oli päätellyt, että maapallon ydin menettää 2-3 kertaa niin paljon lämpöä kuin aiemmin ajateltiin. Zhangin uudet tulokset asettavat hukkaan lämpenemisen määrän perinteisten mallien mukaisesti (koska elektronien ja elektronien törmäysten vuoksi raudan johtavuus on pienempi).

Laboratoriokokeilut voivat määrittää, onko tiimin malli oikea, Cohen sanoi.

"Nämä laskelmat ovat vaikeita, samoin kuin kokeilut, mutta näiden tulosten vahvistaminen on tärkeää", sanoi Kalifornian teknillisen korkeakoulun geofysiikan asiantuntija Dave Stevenson, joka ei ollut mukana kummassakaan tutkimuksessa. Hän sanoi kuitenkin, että ei ole vielä selvää, että uudet tulokset kumoavat aikaisemmat tulokset vuodelta 2012.

"Tiede ei ole koskaan niin yksinkertainen", Stevenson sanoi. Ja uusi tutkimus ei ratkaise kaikkia jäljellä olevia kysymyksiä, kuten miten Earth todella jäähtyi koko historiansa ajan, Stevenson sanoi.

Suojaa planeetta

Vuoden 2012 mallin julkaisemisen jälkeen geoscientistit ovat keksineet vaihtoehtoisia selityksiä siitä, miten maapallon magneettikenttä voi toimia, sillä edellytyksellä, että suurin osa lämpöistä pääsi läpi johtamisessa. Platinan magneettikenttä on ollut olemassa vähintään 3,4 miljardia vuotta vanhojen kivien magneettisten mineraalien mukaan.

Kiertoilma on, kun lämpö luo liikkeitä. Lämpö alhaalta aiheuttaa materiaalin nousevan, ja kun materiaali jäähtyy, se laskee jälleen alaspäin - aivan kuten näkyy kattilassa tai kun kaikki huoneen lämmin ilma kerää lähellä kattoa. Tutkijat ajattelevat, että sydämen nestemäisen metallin konvektiovirrat voivat virrata spiraaleissa maapallon jatkuvan pyörimisen vuoksi. Spiraalimaali generoi planeetan magneettikentän. Ilman magneettikenttää, maapallolla ei olisi suojaa aurinkotuulta, ja elämä, kuten tiedämme, ei olisi olemassa. [Valokuvan aikajana: Kuinka muodostui maa]

Eräs vaihtoehtoinen tapa selittää magneettikenttä, joka ei vaadi lämmönkäyttöistä konvektiota, pitää sitä, että konvektiota ohjaavat muutokset koostumuksessa maan sisällä.Sisäinen ydin alkoi muodostaa noin 1 miljardia vuotta sitten, kun lämpötilat lopulta putosi tarpeeksi alhaiseksi rautametallin jäädyttämiseksi, tutkijat ajattelevat. Kun rauta edelleen jähmettyy, metalliseoksen kevyempiä elementtejä, kuten happea ja hiiltä, ​​voivat paeta ja nousta vaipan suuntaan, mikä lisää konvektiovirtoja.

On myös mahdollista, että lämpövoimainen magneettikenttä tai geodynamo oli olemassa ennen sisäisen ytimen muodostumista, kertoi Monica Pozzo, University College Londonin geofysiikan ja 2012 mallintamisen johtaja.

"Tämän [uuden] työn varma vaikutus on tehostaa nykyistä keskustelua maan lämpöhistorioista ja geodynamon toiminnasta", Pozzo sanoi.

Seuraa Becky Oskin @beckyoskin. Seuraa WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Alun perin julkaistu WordsSideKick.com.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com