چرا زمین به سرنوشت مریخ دچار نشد؟

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه خبری فیز (phys)، تقریباً ۱۸۰۰ مایل (۲۸۹۶.۸ کیلومتر) زیر پای ما، آهن مایع در حال چرخش در هسته بیرونی زمین، میدان مغناطیسی محافظ سیاره ما را ایجاد می‌کند. این میدان مغناطیسی نامریی است؛ اما برای حیات در سطح زمین ضروری است؛ زیرا از سیاره دربرابر بادهای خورشیدی، جریان‌های تابش خورشید محافظت می‌کند.

با این حال، حدود ۵۶۵ میلیون سال پیش، قدرت میدان مغناطیسی به ۱۰ درصد از قدرت امروزی آن کاهش یافت. سپس، به طور مرموزی، درست قبل از انفجار کامبریَن (Cambrian، یکی از دوره‌های زمین‌شناسی از دوران دیرینه‌زیستی) حیات چندسلولی روی زمین، میدان مغناطیسی دوباره قدرت خود را بازیافت.

چه چیزی باعث بازگشت قدرت میدان مغناطیسی شد؟

براساس تحقیقات جدید دانشمندان دانشگاه روچستر در ایالات متحده آمریکا، این جوان‌سازی در عرض چند 10 میلیون سال اتفاق افتاد که براساس مقیاس‌های زمانی زمین‌شناسی پرسرعت به‌حساب می‌آید. این جوان‌سازی با شکل‌گیری هسته جامد درونی زمین به صورت هم‌زمان اتفاق افتاد و این نشان می‌دهد که هسته احتمالاً یک علت مستقیم است.

پژوهشگران دانشگاه روچستر می‌گویند: هسته داخلی بسیار مهم است. درست قبل از شروع رشد هسته داخلی، میدان مغناطیسی در نقطه فروپاشی قرار داشت؛ اما به محض اینکه هسته داخلی شروع به رشد کرد، میدان دوباره تولید شد.

آن‌ها در مقاله‌شان که در مجله نِیچِر کامیونیکِیشنز (Nature Communications) چاپ شد، چندین تاریخ کلیدی را به‌عنوان تاریخچه هسته داخلی تعیین کردند و سن آن را به صورت دقیق‌تری تخمین زدند.

این تحقیق سرنخ‌هایی را درباره تاریخچه و تکامل آینده زمین و چگونگی تبدیل‌شدن آن به سیاره‌ای قابل سکونت و همچنین تکامل سایر سیارات منظومه شمسی ارایه می‌دهد.

بازکردن قفل اطلاعات سنگ‌های باستانی

زمین از چندین لایه‌ تشکیل شده است: پوسته، جایی که حیات در آن جریان دارد؛ گوشته، ضخیم‌ترین لایه زمین؛ هسته بیرونی مذاب و هسته داخلی جامد که به نوبه خود از بیرونی‌ترین هسته داخلی و درونی‌ترین هسته داخلی تشکیل شده است.

میدان مغناطیسی زمین در هسته بیرونی آن ایجاد می‌شود؛ یعنی جایی که آهن مایع چرخشی باعث ایجاد جریان‌های الکتریکی می‌شود و پدیده‌ای به نام ژئودینامو را به‌وجود می‌آورد که میدان مغناطیسی را تولید می‌کند.

به دلیل ارتباط میدان مغناطیسی با هسته زمین، چندین دهه است که دانشمندان تلاش کرده‌اند تعیین کنند که چگونه میدان مغناطیسی و هسته زمین در طول تاریخ سیاره ما تغییر کرده است.

به دلیل مکان و دمای شدید مواد هسته، پژوهشگران نمی‌توانند به طور مستقیم میدان مغناطیسی را اندازه‌گیری کنند. خوشبختانه، مواد معدنی که به سطح زمین می‌آیند، حاوی ذرات مغناطیسی ریز هستند که هنگامی که مواد معدنی مذاب، سرد می‌شوند در جهت و شدت میدان مغناطیسی، قفل می‌شوند.

برای بیشتر محدودکردن سن و رشد هسته داخلی، پژوهشگران در آزمایشگاه از لیزر CO۲ و دستگاه ابررسانای تداخلی کوانتومی (SQUID) استفاده کردند تا کریستال‌های فلدسپات (نوعی کانی بلورین) سنگ آنورتوزیت را تجزیه و تحلیل کنند. به گفته پژوهشگران این کریستال‌ها سوزن‌های مغناطیسی کوچکی دارند که «ضبط‌کننده‌های مغناطیسی کامل» هستند.

محققان با مطالعه مغناطیس قفل‌شده در بلورهای باستانی، میدانی که دیرینه مغناطیس نامیده می‌شود، دو تاریخ مهم جدید را در تاریخ هسته داخلی تعیین کردند:

۵۵۰ میلیون سال پیش: زمانی که میدان مغناطیسی پس از یک فروپاشی تقریباً ۱۵ میلیون سال قبل از آن به‌سرعت تجدید شد. محققان تجدید سریع میدان مغناطیسی را به تشکیل یک هسته داخلی جامد نسبت می‌دهند که هسته بیرونی مذاب را شارژ می‌کند و قدرت میدان مغناطیسی را بازیابی می‌کند.

۴۵۰ میلیون سال پیش: زمانی که در آن ساختار هسته داخلی در حال رشد تغییر کرد و مرز بین داخلی‌ترین و بیرونی‌ترین هسته داخلی را مشخص کرد. این تغییرات در هسته داخلی با تغییراتی در ساختار گوشته پوشاننده به دلیل تکتونیک صفحه‌ای، هم‌زمان است.

تکتونیک صفحه‌ای نظریه‌ای علمی است که حرکت در مقیاس بزرگ لیتوسفر (قشر زمین و بخش فوقانی گوشته) را توصیف می‌کند.

پژوهشگران معتقدند: از آنجایی که ما سن هسته داخلی را با دقت بیشتری محدود کردیم، می‌توانیم این واقعیت را کشف کنیم که هسته داخلی امروزی در واقع از دو بخش تشکیل شده است.

حرکات صفحات تکتونیک زمین به طور غیرمستقیم بر هسته داخلی تأثیر می‌گذارد و تاریخچه این حرکات در اعماق زمین در ساختار هسته داخلی حک شده است.

پرهیز از سرنوشت مریخ

درک بهتر دینامیک و رشد هسته داخلی و میدان مغناطیسی پیامدهای مهمی دارد؛ این یافته ها نه تنها به کشف گذشته زمین و پیش‌بینی آینده آن کمک می‌کند؛ بلکه راه‌هایی را پدیدار می‌کند که سیارات دیگر ممکن است با آن‌ها سپرهای مغناطیسی را تشکیل دهند و شرایط لازم برای حیات را حفظ کنند.

محققان بر این باورند که مریخ زمانی میدان مغناطیسی داشت؛ اما از بین رفت و باعث شد این سیاره در برابر باد خورشیدی آسیب‌پذیر باشد و سطح آن بدون اقیانوس بماند. مشخص نیست که فقدان میدان مغناطیسی باعث می‌شد که زمین نیز به همین سرنوشت دچار شود یا نه؛ اما اگر میدان مغناطیسی زمین دوباره تولید نمی‌شد، مطمئناً زمین آب بسیار بیشتری از دست می‌داد و خشک‌تر و متفاوت‌تر از امروز بود.

این پژوهش، از دیدگاه تکامل سیاره‌ای بر اهمیت یک سپر مغناطیسی و ساز و کاری برای حفظ آن تأکید می‌کند.