Amerikanska geologer säger att jordens inre kärna inte kunde ha uppstått 4,2 miljarder år av jorden i den form som forskare föreställer den idag, eftersom detta är omöjligt ur fysikens synvinkel, enligt en artikel publicerad i tidskriften EPS Letters.
”Om kärnan i den unga jorden bestod helt och hållet av en ren, homogen vätska, borde den inre kärnan i princip inte existera, eftersom denna fråga inte kunde svalna till de temperaturer där dess bildning var möjlig. Följaktligen kan kärnan i detta fall vara heterogen i sammansättningen och frågan uppstår hur den blev så. Detta är den paradoxen vi har upptäckt, säger James Van Orman från Case Western Reserve University i Cleveland (USA).
I det avlägsna förflutet var jordens kärna helt flytande och bestod inte av två eller tre, som vissa geologer idag antyder, lager - den inre metallkärnan och den omgivande smältan av järn och lättare element.
I detta tillstånd kyldes kärnan snabbt och förlorade energi, vilket ledde till en försvagning av magnetfältet som genererades av den. Efter en tid nådde denna process en viss kritisk punkt, och den centrala delen av kärnan "frös" och förvandlades till en fast metallisk nukleolus, som åtföljdes av en bristning och tillväxt i magnetfältets styrka.
Tiden för denna övergång är oerhört viktig för geologer, eftersom den tillåter oss grovt att uppskatta hur snabbt jordens kärna svalnar idag och hur länge den magnetiska skölden på vår planet kommer att pågå, och skyddar oss från den kosmiska strålens verkan och jordens atmosfär från solvinden.
Som Van Orman noterar tror de flesta forskare att detta hände i de första ögonblicken i jordens liv tack vare ett fenomen som kan vara analogt med planetens atmosfär eller i läskmaskiner i snabbmatrestauranger.
Fysiker har länge upptäckt att vissa vätskor, inklusive vatten, förblir flytande vid temperaturer märkbart under fryspunkten om det inte finns några orenheter, mikroskopiska iskristaller eller kraftfulla vibrationer inuti. Om det är lätt att skaka det eller doppa ett stänk av damm i det, fryser en sådan vätska nästan direkt.
Något liknande, enligt geologer, hände för cirka 4,2 miljarder år sedan i jordens kärna, när en del av den plötsligt kristalliserades. Van Orman och hans kollegor försökte reproducera denna process med hjälp av datormodeller för planetens inre.
Kampanjvideo:
Dessa beräkningar visade oväntat att jordens inre kärna inte borde existera. Det visade sig att kristallisationsprocessen av dess bergarter skiljer sig mycket från hur vatten och andra superkylda vätskor beter sig - detta kräver en enorm temperaturskillnad, mer än tusen kelvin och en imponerande storlek på en "dammfläck", vars diameter bör vara cirka 20-45 kilometer.
Som ett resultat är det mycket troligt att två scenarier är - antingen planetens kärna borde ha frusit helt, eller så måste den fortfarande vara helt flytande. Båda motsvarar inte verkligheten, eftersom jorden verkligen har en inre fast och en yttre vätskekärna.
Med andra ord har forskare ännu inte svar på denna fråga. Van Orman och hans kollegor föreslår att alla geologer på jorden tänker på hur ett tillräckligt stort "stycke" av järn kan bildas i planetens mantel och "sjunka" i dess kärna, eller hitta någon annan mekanism som skulle förklara hur det delades upp i två delar.