Từ trường của Trái đất, tấm khiên che chắn chúng ta khỏi các tia bức xạ chết chóc của Mặt trời, phát sinh từ lõi bên trong của hành tinh thậm chí còn sớm hơn trong lịch sử Trái đất so với chúng ta nghĩ.
Trong khi từ trường này, cách nay 3,45 tỉ năm trước, đã không đủ mạnh để che chắn cho sự sống trên Trái đất, những kết quả nghiên cứu mới còn cho biết hành tinh non trẻ của chúng ta khi ấy ẩm ướt hơn đáng kể so với ngày nay. Đó là theo một nhóm nhà nghiên cứu vừa phát hiện ra một từ trường cổ đông lại trong đá ở Nam Phi.
Ảnh minh họa cực quang Trái đất cách nay 3,4 – 4,45 tỉ năm trước.
John Tarduno tại trường Đại học Rochester ở Anh, và đội của ông, phát hiện ra từ trường cổ trong một mẩu đá núi lửa thu gom tại Barberton Greenstone Belt. Khi những hòn đá này hóa rắn, một số miền từ nhỏ xíu – bị bẫy bên trong đá tan chảy – tự sắp thẳng hàng với từ trường của Trái đất. Theo kiểu như vậy, những hòn đá núi lửa tác dụng như những dụng cụ ghi, thu lại độ lớn và cấu hình của từ trường cổ.
Siêu SQUID
Trước tiên, đội nghiên cứu cần tạo ra một dụng cụ có khả năng đo từ trường yếu bên trong những hòn đá, và để làm như vậy, các nhà nghiên cứu đã chọn một dụng cụ tiếp giáp lượng tử siêu dẫn, hoặc từ kế SQUID. Các dụng cụ SQUID chuẩn thiếu độ nhạy cần thiết nên Tarduno và đội của ông tùy biến dụng cụ của họ bằng cách giảm đường kính của vùng cảm biến xuống chỉ còn 6 nm.
Sử dụng SQUID mới của họ, các nhà nghiên cứu đã có thể xác nhận rằng các tinh thể silicate 3,5 tỉ năm tuổi đã ghi lại một từ trường phát sinh từ lõi của Trái đất. Bản ghi xưa nhất của từ trường Trái đất có trước nghiên cứu này là 3,2 tỉ năm, phát hiện ra trong một vỉa đá núi lửa trồi lên khác ở Nam Phi.
Một thách thức nữa mà các nhà nghiên cứu phải đối mặt là xác định các mẩu đã đó đã không chịu quá nhiều biến đổi trong hơn 3,5 tỉ năm qua. Các miền từ, chứa trong những đơn tinh thể silicate, dễ xảy ra những biến đổi cấu trúc và hóa học vì là hệ quả của sự hình thành núi trong vùng này. “… chúng tôi cần có đủ các hạt từ để tạo ra một bản ghi nhưng không cần quá nhiều sẽ gây nhiễu đến kết quả”, Tarduno nói.
Kẻ bảo vệ sự sống
Từ trường của Trái đất phát sinh bởi sự xoáy cuộn của sắt tan chảy ở sâu bên trong lõi ngoài của hành tinh – lực coriolis giúp tạo ra khuôn mẫu đối lưu trong vùng này, dẫn đến một dynamo địa cầu. Ngày nay, từ trường ấy trải rộng thành từ quyển, kéo dài đến 60.000 km, hoặc bằng 10,7 lần bán kính Trái đất, ở phía nhìn về mặt trời của Trái đất và trải ra xa hơn nhiều ở phía bên kia. Từ quyển chấm dứt tại điểm dừng từ, nơi thể hiện một sự “hòa giải” giữa từ trường của Trái đất và những cơn gió năng lượng cao từ Mặt trời thổi đến – sự sống trên Trái đất phụ thuộc vào sự cân bằng này.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy từ trường của Trái đất cách nay 3,5 tỉ năm yếu hơn đáng kể so với ngày nay. Ngoài ra, họ sử dụng một mô hình mặt trời đã có để suy luận ra rằng, vào lúc ấy, Mặt trời đang để rơi vãi vật chất ở tốc độ gấp chừng 100 lần tốc độ trung bình quan sát thấy ngày nay. Kết hợp lại, hai yếu tố này có nghĩa là điểm dừng từ ở gần Trái đất hơn một nửa so với ngày nay.
Tarduno nói những điều kiện này sẽ làm bốc ra những lượng khổng lồ hơi nước trước khi vòng tuần hoàn nước trở nên ổn định. Vì lí do này, ông kết luận rằng hành tinh rất non trẻ khi ấy, trước khi có sự khởi đầu mạnh mẽ của từ trường, sẽ chứa nhiều nước hơn trước nay người ta nghĩ, và nhiều hơn đáng kể so với ngày nay.
Nghiên cứu này công bố trên tờ Science.
Theo physicsworld.com
Trong khi từ trường này, cách nay 3,45 tỉ năm trước, đã không đủ mạnh để che chắn cho sự sống trên Trái đất, những kết quả nghiên cứu mới còn cho biết hành tinh non trẻ của chúng ta khi ấy ẩm ướt hơn đáng kể so với ngày nay. Đó là theo một nhóm nhà nghiên cứu vừa phát hiện ra một từ trường cổ đông lại trong đá ở Nam Phi.
Ảnh minh họa cực quang Trái đất cách nay 3,4 – 4,45 tỉ năm trước.
John Tarduno tại trường Đại học Rochester ở Anh, và đội của ông, phát hiện ra từ trường cổ trong một mẩu đá núi lửa thu gom tại Barberton Greenstone Belt. Khi những hòn đá này hóa rắn, một số miền từ nhỏ xíu – bị bẫy bên trong đá tan chảy – tự sắp thẳng hàng với từ trường của Trái đất. Theo kiểu như vậy, những hòn đá núi lửa tác dụng như những dụng cụ ghi, thu lại độ lớn và cấu hình của từ trường cổ.
Siêu SQUID
Trước tiên, đội nghiên cứu cần tạo ra một dụng cụ có khả năng đo từ trường yếu bên trong những hòn đá, và để làm như vậy, các nhà nghiên cứu đã chọn một dụng cụ tiếp giáp lượng tử siêu dẫn, hoặc từ kế SQUID. Các dụng cụ SQUID chuẩn thiếu độ nhạy cần thiết nên Tarduno và đội của ông tùy biến dụng cụ của họ bằng cách giảm đường kính của vùng cảm biến xuống chỉ còn 6 nm.
Sử dụng SQUID mới của họ, các nhà nghiên cứu đã có thể xác nhận rằng các tinh thể silicate 3,5 tỉ năm tuổi đã ghi lại một từ trường phát sinh từ lõi của Trái đất. Bản ghi xưa nhất của từ trường Trái đất có trước nghiên cứu này là 3,2 tỉ năm, phát hiện ra trong một vỉa đá núi lửa trồi lên khác ở Nam Phi.
Một thách thức nữa mà các nhà nghiên cứu phải đối mặt là xác định các mẩu đã đó đã không chịu quá nhiều biến đổi trong hơn 3,5 tỉ năm qua. Các miền từ, chứa trong những đơn tinh thể silicate, dễ xảy ra những biến đổi cấu trúc và hóa học vì là hệ quả của sự hình thành núi trong vùng này. “… chúng tôi cần có đủ các hạt từ để tạo ra một bản ghi nhưng không cần quá nhiều sẽ gây nhiễu đến kết quả”, Tarduno nói.
Kẻ bảo vệ sự sống
Từ trường của Trái đất phát sinh bởi sự xoáy cuộn của sắt tan chảy ở sâu bên trong lõi ngoài của hành tinh – lực coriolis giúp tạo ra khuôn mẫu đối lưu trong vùng này, dẫn đến một dynamo địa cầu. Ngày nay, từ trường ấy trải rộng thành từ quyển, kéo dài đến 60.000 km, hoặc bằng 10,7 lần bán kính Trái đất, ở phía nhìn về mặt trời của Trái đất và trải ra xa hơn nhiều ở phía bên kia. Từ quyển chấm dứt tại điểm dừng từ, nơi thể hiện một sự “hòa giải” giữa từ trường của Trái đất và những cơn gió năng lượng cao từ Mặt trời thổi đến – sự sống trên Trái đất phụ thuộc vào sự cân bằng này.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy từ trường của Trái đất cách nay 3,5 tỉ năm yếu hơn đáng kể so với ngày nay. Ngoài ra, họ sử dụng một mô hình mặt trời đã có để suy luận ra rằng, vào lúc ấy, Mặt trời đang để rơi vãi vật chất ở tốc độ gấp chừng 100 lần tốc độ trung bình quan sát thấy ngày nay. Kết hợp lại, hai yếu tố này có nghĩa là điểm dừng từ ở gần Trái đất hơn một nửa so với ngày nay.
Tarduno nói những điều kiện này sẽ làm bốc ra những lượng khổng lồ hơi nước trước khi vòng tuần hoàn nước trở nên ổn định. Vì lí do này, ông kết luận rằng hành tinh rất non trẻ khi ấy, trước khi có sự khởi đầu mạnh mẽ của từ trường, sẽ chứa nhiều nước hơn trước nay người ta nghĩ, và nhiều hơn đáng kể so với ngày nay.
Nghiên cứu này công bố trên tờ Science.
Theo physicsworld.com
