Вид на внутреннюю часть Земли около 1 миллиарда лет назад: запутанные линии магнитного поля внутри ядра связаны с внешним магнитным полем Земли. Кредит: Eth Zurich / Superech
Земле повезло иметь магнитное поле: она защищает планету и ее жизнь от вредного космического излучения. Другие планеты в нашей солнечной системе, такие как Марс, постоянно бомбардируются заряженными частицами, которые затрудняют жизнь.
Ученые объясняют генерацию магнитного поля механизмом, известным как теория динамо. В этом говорится, что продолжающееся медленное охлаждение жидкого железа и никелевого ядра приводит круговые токи жидкого материала во внешнем ядре, известном как конвекционные токи.
В то же время вращение Земли отклоняет эти токи, заставляя их течь в винтовом рисунке. Эти конвекционные токи генерируют электрические токи, которые, в свою очередь, производят магнитные поля и, следовательно, большую часть магнитного поля Земли.
Тем не менее, теория имеет недостаток: ядро Земли было полностью жидким до того, как внутреннее ядро Земли кристаллизовалось — около 1 миллиарда лет назад. Вопрос в том, может ли магнитное поле было сгенерировано до этого времени.
Команда из трех геофизиков из Eth Zurich и Supech, China, придумала ответ на этот вопрос в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Новая модель предоставляет ответ
Поскольку интерьер Земли и процессы, происходящие внутри нее, не могут быть замечены напрямую, геосиологи изучают это с помощью компьютерных моделей.
Исследователи разработали компьютерную модель Земли, с которой можно моделировать, может ли полностью жидкое ядро генерировать стабильное магнитное поле. Их моделирование было частично рассчитано на высокопроизводительный компьютер Piz Daint на CSC в Лугано.
Иллюстрация баланса силы. Кредит: природа (2025). Doi: 10.1038/s41586-025-09334-y
В моделировании исследователи демонстрируют правильный физический режим, в котором ядра Земли не влияет на эффект динамо. Это означает, что магнитное поле Земли было создано в ранней истории Земли аналогичным образом сегодня.
Исследовательская группа первой, которая успешно минимизирует влияние основной вязкости Земли на незначительную ценность в модели. «До сих пор никто никогда не удавался выполнять такие расчеты при этих правильных физических условиях», — говорит ведущий автор исследования Юфэна Лин.
Понимание истории магнитного поля Земли
«Этот вывод помогает нам лучше понять историю магнитного поля Земли и полезно при интерпретации данных из геологического прошлого»,-говорит соавтор Энди Джексон, профессор геофизики в Цюрихе.
Это также ставит появление жизни в другом свете. Миллиарды лет назад жизнь, по -видимому, выиграла от магнитного щита, который заблокировал вредное излучение от пространства, что сделало его развитие возможным в первую очередь.
Исследователи также могут использовать новые результаты для изучения магнитных полей других небесных тел, таких как солнце или планеты Юпитер и Сатурн.
Незаменимый для современных цивилизаций
Однако магнитное поле Земли не только защищает жизнь; Это играет решающую роль в создании возможных спутниковых коммуникаций и многих других аспектов современной цивилизации. «Поэтому важно понять, как генерируется магнитное поле, как оно меняется со временем и какие механизмы поддерживают его», — говорит Джексон. «Если мы понимаем, как генерируется магнитное поле, мы можем предсказать его будущее развитие».
Магнитное поле изменяло свою полярность тысячи раз на протяжении всей истории Земли. В последние десятилетия исследователи также наблюдали быстрый сдвиг магнитного северного полюса к географическому северному полюсу. Для нашей цивилизации важно понять, как магнетизм меняется на Земле.
