Poikkileikkaus maapallosta

Magneettikenttä pelasti Maan Marsin kohtalolta

Puoli miljardia vuotta sitten maapallolle oli käymässä sama kuin Marsille. Vanhoista mineraaleista on löytynyt selitys sille, mikä pelasti Maan magneettikentän.

Puoli miljardia vuotta sitten maapallolle oli käymässä sama kuin Marsille. Vanhoista mineraaleista on löytynyt selitys sille, mikä pelasti Maan magneettikentän.

Shutterstock

Maan ytimen ympärillä reilun 5 000 kilometrin syvyydessä virtaava sula rauta tuottaa Maalle suojaavan magneettikentän.

Magneettikenttä ei näy paljain silmin, mutta valokuvat Marsin pinnasta kertovat, miltä maapallollakin näyttäisi, jos magneettikenttä ei torjuisi Auringosta tulevia hiukkasmyrskyjä.

Noin 565 miljoonaa vuotta sitten Maan magneettikentän tulevaisuus näytti huonolta. Sen voimakkuus romahti 10 prosenttia nykyistä heikommaksi.

Magneettikenttä kuitenkin elpyi juuri ennen kuin monisoluiset eliöt alkoivat yleistyä räjähdysmäisesti.

Yhdysvaltalaisen Rochesterin yliopiston tuoreen tutkimuksen mukaan magneettikenttä palasi entiselle tasolle muutamassa miljoonassa vuodessa. Tutkimus on julkaistu Nature Communications -tiedejulkaisussa.

Samaan aikaan maapallolle muodostui kiinteä sisempi rautaydin. Ilmeisesti juuri kiinteän ytimen muodostuminen elvytti magneettikentän.

Marsin pinta

Nasan Opportuniry-mönkijän ottama kuva Endeavour-kraatterin länsireunalta. Maa voisi näyttää nyt samalta, jos Maan magneettikenttä ei olisi palautunut 565 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneesta romahduksesta. Onneksemme magneettikenttä elpyi.

© NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU

Kiteet kertovat magneettikentän iän

Maapallo koostuu erilaisista kerroksista. Ylimpänä on kuori, jonka päällä eliöt elämä. Kuoren alla on vaippa, joka on maapallon kerroksista paksuin.

Vaipan alla on ensin maan ytimen ulompi osa ja sen alla kiinteä sisäydin.

Ulkoydin koostuu sulasta raudasta, jonka virtaukset tuottavat maapallon magneettikentän.

Maapallon magneettikentän ja ytimen muutoksia on ollut vaikeaa tutkia, koska ytimen magneettikenttää ei ole mahdollista mitata suoraan.

Ytimen sijainti ja sen kova kuumuus tekevät lähitutkimuksesta mahdotonta.

Tutkijoiden onneksi Maan sisuksia voidaan tutkia välillisesti. Ytimestä Maan pinnan tuntumaan nousee mineraaleja, joissa on pieniä magneettisia hiukkasia. Noustessaan mineraalit ovat jähmettyneet niin nopeasti, että niiden kiteet eivät ole ehtineet mukautua magneettisuuden muutokseen. Siksi niistä voidaan päätellä ytimen magneettikentän suunta ja voimakkuus.

Maapallon sisäytimen iän ja kasvun määrittämiseen tutkijat käyttivät hiilidioksidilaseria ja SQUID-laitetta eli suprajohtavaa kvantti-interferometriä.

Näillä laitteilla tutkijat analysoivat maasälväksi kutsuttuja alumiinisilikaatteja, joita esiintyy anorsiitti-nimisessä magneettisessa syväkivilajissa.

Mineraalikiteet reagoivat herkästi magneettisuuteen ja asettuvat magneettikentän suuntaisesti.

Ratkaiseva sisäydin

Jähmettyneistä kiteistä tutkijat näkivät, että 550 miljoonaa vuotta sitten Maan magneettikenttä oli alkanut taas nopeasti vahvistua 15 miljoonaa vuotta aikaisemmin tapahtuneen romahduksen jäljiltä.

Magneettikentän nopean voimistuminen sai aikaan ytimen kiinteä sisäosa, joka elvytti ulomman ytimen magneettisuuden ja palautti magneettikentän entiselleen.

Maan ydin ja magneettikenttä

Maan magneettikentän vaiheet. Vasemmalla tilanne, kun Maalla ei ollut kiinteää sisäydintä ja magneettikenttä oli heikko. Keskellä tilanne noin 550 miljoonaa vuotta sitten, kun sisäydin alkoi kasvaa ja samalla magneettikenttä voimistui. Oikealla tilanne 450 miljoonaa vuotta sitten, kun maapallo oli saanut nykyisen kaltaisen kiinteän sisäytimen, joka ympäröi sula ulkoydin.

© University of Rochester illustration/Michael Osadciw

Uusi tutkimus kirkastaa kuvaa maapallon menneisyydestä ja tulevaisuudesta, mutta se antaa myös osviittaa siitä, miten muille planeetoille on mahdollisesti syntynyt elämää suojaava magneettikenttä.

Tutkijoiden mukaan esimerkiksi Marsissa oli muinoin meriä ja samankaltainen magneettikenttä kuin Maan ympärillä. Kun magneettikenttä hävisi, aurinkotuulet pääsivät esteettä Marsin pinnalle ja tuloksena oli nykyinen kuiva eloton aavikko.

Tutkimuksen mukaan elämää suojaavan magneettikentän syntymiseksi planeetalla pitää olla kasvava sisäydin.