מדענים משערים כי בתוך פנים כדור הארץ, התנאים חמים ביותר ולחץ במיוחד. זה מה שמאפשר לחלק את ליבת הברזל והניקל בעיקר בין אזור פנימי מוצק לאזור חיצוני נוזלי. על פי ההערכה, הדינמיקה של גרעין זה אחראית להנעת המגנטוספירה המגנה של כדור הארץ שלנו, וזו הסיבה שמדענים נחושים לשפר את הבנתם.
הודות למחקר חדש שנערך על ידי צוות מדענים בינלאומי, נראה כי אזור הליבה זוכה גם לחלקו ההוגן ב"שלג "! במילים אחרות, מחקריהם הראו כי בתוך הגלעין החיצוני מתמצקים חלקיקי ברזל זעירים ונופלים ויוצרים ערימות בעובי 320 ק"מ (200 מייל) על גבי הגלעין החיצוני. ממצאים אלה עשויים לשפר במידה רבה את ההבנה שלנו לגבי הכוחות המשפיעים על כדור הארץ כולו.
המחקר נערך על ידי צוות חוקרים מבית הספר למדעי הג'קסון של ג'קסון באוניברסיטת טקסס באוסטין, שהובל על ידי פרופ 'יו'ונג ז'אנג מהמכון לפיזיקה אטומית ומולקולרית באוניברסיטת סצ'ואן. המחקר המתאר את מחקריהם פורסם בגיליון ה- 23 בדצמבר Journal of Geophysical Research (JGR) Earth Solid.
לימוד מעמקי כדור הארץ אינו משימה קלה שכן מכ"ם חודר האדמה אינו יכול להוכיח כי דגימה עמוקה וישירה היא בלתי אפשרית לחלוטין. כתוצאה מכך, החוקרים נאלצים ללמוד את פנים כדור הארץ באמצעות מדע הסייסמולוגיה - כלומר חקר גלי הקול הנוצרים על ידי פעילות גיאולוגית ועוברים על פני כדור הארץ באופן קבוע.
על ידי מדידה וניתוח של גלים אלה, מדענים גיאולוגיים מסוגלים לקבל תמונה טובה יותר של מבנה הפנים והרכבו. בשנים האחרונות הם הבחינו בפער בין הנתונים הסייסמיים לבין המודלים הנוכחיים של ליבת כדור הארץ. בעיקרו של דבר, הגלים הנמדדים ינועו לאט מהצפוי כאשר הם עוברים בבסיס הליבה החיצונית ומהר יותר כאשר הם עוברים בחצי הכדור המזרחי של הליבה הפנימית.
כדי לפתור תעלומה זו, הציעו פרופ 'ג'אנג וחבריו להתגבש חלקיקי ברזל בגרעין החיצוני, וליצור גרעין פנימי "מכוסה שלג". התיאוריה לפיה קיימת שכבת slurry בין הליבה הפנימית והחיצונית הוצעה לראשונה על ידי S.I. Braginskii בשנת 1963, אך נדחתה בגלל הידע השורר בתנאי החום והלחץ בליבה.
עם זאת, באמצעות סדרת ניסויים שנערכו על חומרים דמויי ליבה ומחקרים מדעיים עדכניים יותר, פרופ 'ג'אנג וצוותו הצליחו להראות כי התגבשות בליבה החיצונית אכן אפשרית. יתרה מזאת, הם מצאו שכ- 15% מהחלק התחתון של הליבה החיצונית יכולים להיות עשויים קריסטלים מבוססי ברזל שבסופו של דבר ייפלו וישקעו על גבי הגלעין הפנימי המוצק.
"זה משהו מוזר לחשוב עליו," אמר ניק דיגרט, פרופסור עוזר באוניברסיטת טנסי, שעזר לנהל את המחקר כחלק ממלגת פוסט-דוקטורט עם ה- JSG. "יש לך גבישים בתוך הליבה החיצונית המושלגים על הגלעין הפנימי לאורך כמה מאות ק"מ."
כפי שהסביר פרופ 'יונג-פו לין (מחבר משותף נוסף למחקר), הדבר דומה לאופן בו נוצרים סלעים בתוך הרי געש. "הליבה המתכתית של כדור הארץ עובדת כמו תא מגמה שאנחנו מכירים יותר טוב בקרום," אמר. הצוות אפילו השווה את כובע התהליך שגורם לערמות של חלקיקי ברזל להיווצר בגרעין החיצוני של כדור הארץ למה שקורה בתאי מאגמה הקרובים יותר לפני השטח של כדור הארץ.
בעוד שכידת המינרלים מייצרת את מה שמכונה "סלע מצטבר" בתאי מאגמה, דחיסת חלקיקי הברזל בעומק פנים כדור הארץ תורמת לצמיחת הליבה הפנימית ולהצטמצמות הגרעין החיצוני. הצטברותם של חלקיקים אלה מול הליבה החיצונית תסביר את הסטיות הסיסמיות מאחר ושינוי בעובי בין חצי הכדור המזרחי והמערבי יסביר את שינוי המהירות.
בהתחשב בהשפעת הליבה על תופעות רחבות כדור הארץ - כמו המגנטוספרה הנזכרת וההסקה המניעה את הפעילות הטקטונית - למידה נוספת על הרכבה והתנהגותה חיונית לשיפור הבנתנו כיצד פועלים תהליכים גדולים יותר. מהבחינה הזו, המחקר שערכו פרופ 'ג'אנג ועמיתיו יכול לסייע בפתרון שאלות ארוכות שנים אודות פנים כדור הארץ וכיצד התרחש.
כפי שכתב ברוס באפט, פרופסור למדעים גיאוגרפיים באוניברסיטת ברקלי UC שחוקר פנים פלנטריים (ולא היה מעורב במחקר):
"קשר בין תחזיות המודל לתצפיות החריגות מאפשר לנו להסיק מסקנות לגבי הקומפוזיציות האפשריות של גרעין הנוזל ואולי לחבר מידע זה לתנאים ששררו בזמן שנוצר הכוכב. התנאי ההתחלתי הוא גורם חשוב לכך שכדור הארץ יהפוך לכוכב הלכת המוכר לנו. "
בהתחשב באופן בו מאמינים כי המגנטוספרה של כדור הארץ ופעילותו הטקטונית מילאו תפקיד חיוני בהופעתם והתפתחותם של החיים, הבנת הדינמיקה של פנים כוכב הלכת שלנו יכולה לסייע גם בחיפוש אחר Exoplanets פוטנציאליים למגורים - שלא לדבר על דברים נוספים- חיים יבשתיים!
המחקר מומן על ידי הקרן הלאומית למדע טבעי בסין, קרנות מחקר בסיסיות לאוניברסיטאות המרכזיות, בית הספר למדעי הג'קסון של ג'קסון, הקרן הלאומית למדע וקרן Sloan.
