地球早期防護新視角:磁場穩定性早於內核結晶

编辑者: Uliana S.

一組中國地球物理學家在權威期刊《自然》(Nature)上發表了突破性的研究成果,這項發現對我們理解地球保護性磁場的起源與演化帶來了重大的修正。這項科學突破的核心在於證明,穩定的地磁場在地球形成堅固的內部核心之前,就已經開始運作。

這項結論顛覆了過去的既有認知。傳統觀點認為,產生磁場的「發電機效應」(dynamo effect)必須依賴這個結晶化的內部組件才能啟動,而這個固態內核大約是在十億年前才出現。該研究的主要作者李玉峰(Yufeng Li)與同事安迪·傑克遜(Andy Jackson)及其他科學家合作,共同開發出一個複雜的計算模型。這個模型專門用於模擬行星核心仍處於完全液態時期的內部條件。

該模型運算在位於瑞士盧加諾(Lugano)的瑞士國家超級計算中心(CSCS)的強大超級電腦 Piz Daint 上執行。模擬的關鍵結果揭示,在滿足特定的物理參數條件下,液態核心的黏度並非是限制發電機效應發生的關鍵因素。這意味著,即使在地球核心處於早期完全熔融的階段,維持我們當前磁場的機制也可能已經活躍地運作。這為解釋地球早期磁場的穩定性提供了有力的佐證。

深入了解地磁場的歷史,對於解析過去的地質數據,以及預測這層保護我們文明免受太陽風侵襲的「盾牌」未來變化,具有至關重要的意義。根據部分數據顯示,由地球內部來源產生的地磁場大約在 42 億年前就已出現。這項新模型提供了一個精妙的解決方案,解釋了在內核結晶化之前的時期,磁場如何能保持穩定,證明了內核結構並非維持這個對生命至關重要的磁場的必要條件。

此外,這項新研究擴展了其適用範圍,提供了一套更可靠的方法論,不僅可用於研究我們地球的內部動力學,還能應用於其他天體。這為評估系外行星的宜居性開闢了新的前景,因為我們通常只能間接觀察這些系外行星的內部結構。基於強大計算能力所進行的此類探索,使我們能夠更深入地理解支配行星系統運作的基本法則,從而對行星科學的基礎理論做出貢獻。

來源

  • הידען

  • Nature

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