Jacob Hoover
0 
4993
696
Jednoho dne, asi před miliardou let, mělo vnitřní jádro Země růstový impuls. Roztavená koule tekutého kovu ve středu naší planety rychle krystalizovala v důsledku klesajících teplot a neustále rostla směrem ven, dokud nedosáhla zhruba zhruba 720 kilometrů (1220 kilometrů) průměru, na který se dnes předpokládá rozšíření.
To je vlastně tradiční příběh o vytvoření vnitřního jádra. Ale podle nového článku publikovaného online tento týden v časopise Earth and Planetetary Science Letters je tento příběh nemožný.
V článku vědci argumentovali, že standardnímu modelu utváření zemského jádra chybí zásadní detail o tom, jak kovy krystalizují: povinný, masivní pokles teploty, kterého by bylo extrémně obtížné dosáhnout při tlacích jádra. [6 Visions of Earth Core]
Ještě podivnější, vědci říkali, jakmile si vysvětlíte tento chybějící detail, věda vypadá, že naznačuje, že vnitřní jádro Země by vůbec nemělo existovat.
Paradox ve středu naší planety
„Zdálo se, že každému z nás, včetně nás, chybí tento velký problém,“ uvedl ve studii autor studie Steven Hauck, profesor Země, environmentálních a planetárních věd na Case Western Reserve University v Ohiu. Jmenovitě jim chyběly „že kovy nezačnou krystalizovat okamžitě, pokud tam není něco, co by hodně snížilo energetickou bariéru“.
V chemii je tato zvláštní energie známa jako nukleační bariéra: bod, ve kterém sloučenina viditelně mění svou termodynamickou fázi. Kapalná voda například zamrzne na pevnou látku při známých 32 stupních Fahrenheita (0 stupňů Celsia). Pokud jste však doma vyrobili kostky ledu, víte, že i voda uložená v bodu mrazu může trvat několik hodin, než dojde k plné krystalizaci. Aby se proces urychlil, musíte buď vystavit vodu výrazně nižším teplotám (to se nazývá „podchlazení“), nebo ji vystavit již pevnému kusu ledu, aby se snížila nukleační bariéra, čímž se sníží potřebné chlazení..
Supercooling je snadno dosažitelný pro jednu kostku ledu, ale pro obrovské gigantické jádro Země se věci trochu složitější, uvedli vědci.
„Při tlacích jádra by muselo ochladit 1 000 stupňů Kelvina [1 000 stupňů C nebo 1800 stupňů F] nebo více pod teplotu tání, aby spontánně krystalizovalo z čisté kapaliny,“ řekl Hauck. "A to je hodně chlazení, zvláště protože v současné době si vědecká komunita myslí, že Země ochlazuje asi 100 stupňů K na miliardu let."
Podle tohoto modelu by „vnitřní jádro nemělo vůbec existovat, protože nemohlo být do té míry podchlazeno,“ uvedl autor studie Jim Van Orman, profesor Země, environmentálních a planetárních věd na Case Western. Nukleární bariéra vnitřního jádra roztaveného vnitřního jádra, řekl, se musela snížit jiným způsobem - ale jak?
Jádro problému
Ve své práci vědci navrhli jednu možnost: Možná z pláště padla masivní nugeta z pevné kovové slitiny a vrhla se do tekutého jádra. Stejně jako ledová kostka padla do sklenice pomalu mrznoucí vody, tento pevný kus kovu mohl dostatečně snížit jádrovou nukleační bariéru, aby nastartoval rychlou krystalizaci.
Je tu však velká námitka: Aby to fungovalo, muselo by to být opravdu obrovské množství kovu.
"Abychom byli propuštěni do jádra a pak se dostali až dolů do středu Země bez rozpuštění ... tato kapička by musela být v rádiu asi 10 km v průměru," řekl Van Orman . To znamená průměr kolem délky ostrova Manhattan.
Výzkumníci Case Western uvedli, že ačkoli upřednostňují toto nové vysvětlení oproti konvenčnímu modelu, dychtí po členech vědecké komunity, aby zvážili své vlastní teorie.
„Mluvili jsme o tom, jaké nápady jsou nepravděpodobné, a navrhli jsme nápad, který je potenciálně věrohodný,“ řekl Hauck. „Pokud by se tak stalo, je možné, že nějaký podpis této události bude možné odhalit pomocí seismických studií. Studium nejvzdálenější části planety je asi nejtěžší přístup k těmto vlnám, takže to bude nějakou dobu trvat.“
Doufejme, že se můžeme těšit na odpověď během příštích miliard let.