Proč je Země magnetizovaná a Venuše není?

Nová analýza odhaluje, že gigantický dopad, který vedl k vytvoření Měsíce, mohl také zapnout magnetické pole Země.

Na základě jejich objemové hustoty mají Venuše a Země jádra, která zabírají asi polovinu jejich poloměru a zhruba 15% jejich objemů. Vědci nevědí, zda má Venuše pevné vnitřní jádro, stejně jako Země.
Don Davis / Nová sluneční soustava (4. vydání)

Planetární vědci opravdu nevědí, co si z Venuše udělat. Ačkoli se jedná o téměř dvojče Země, co se týče velikosti, hmotnosti a celkové skalní skladby, oba jsou v mnoha ohledech od sebe světy (tak řečeno). Jedním zjevným rozdílem je hustá atmosféra naší sesterské planety. Tato obrovská přikrývka oxidu uhličitého vyvolala útěk skleníkového efektu, který zachytil sluneční energii tak dobře, že povrchová teplota planety prudce stoupla na zhruba 460 ° C (860 ° F).

Kopejte hlouběji a rozdíly se stanou ještě ostřejšími. Pouze na základě své hustoty musí mít Venuše železo bohaté jádro, které je alespoň částečně roztavené, tak proč postrádá druh globálního magnetického pole, které Země má? Aby se vytvořilo pole, musí být tekuté jádro v pohybu a teoretici po dlouhou dobu měli podezření, že ledově pomalý 243denní rotace planety brzdí nezbytné vnitřní víření.

Ale to není příčina, říkají vědci. „Vytváření globálního magnetického pole vyžaduje konvekci jádra, což zase vyžaduje extrakci tepla z jádra do překrývajícího pláště, “ vysvětluje Francis Nimmo (Kalifornská univerzita v Los Angeles). Venuši chybí žádný tektonismus talířů, který je charakteristickým znakem Země nedochází k žádnému stoupání a potopení desek, které by dopravovaly teplo z hlubokého interiéru způsobem dopravníkového pásu. Takže za poslední dvě desetiletí Nimmo a další dospěli k závěru, že plášť Venuše musí být příliš horký, a teplo nemůže uniknout z jádra dostatečně rychle, aby vyvolalo konvekci.

Nyní se objevil nový nápad, který napadá problém z úplně nového úhlu. Jak Seth Jacobson (nyní na Severozápadní univerzitě) a čtyři kolegové podrobně uvedli v zářijových Zemských a planetárních vědeckých dopisech, mohla Země i Venuše skončit bez magnetických polí, až na jeden kritický rozdíl: Téměř shromážděná Země vydržela katastrofickou kolizi s Marsem - nárazová hlavice - ta, která vedla k vytvoření Měsíce - a Venuše ne.

Jacobson a jeho tým simulovali postupné budování skalních planet, jako je Venuše a Země, z nespočetných menších planetesimálů na počátku historie sluneční soustavy. Když se spojovaly větší a větší kusy, všechno železo, které dodávaly, se potopilo do úplně roztavených planet a vytvořilo jádra. Zpočátku se jádra skládala téměř úplně ze železa a niklu. Nárazem však přišlo více kovů vytvářejících jádro a tato hustá hmota se propadla skrz roztavený plášť každé planety - podél cesty zachytila ​​lehčí prvky (kyslík, křemík a síru).

V průběhu času tato horká roztavená jádra vyvinula několik stabilních vrstev (možná až 10) různých složení. „Ve skutečnosti, “ vysvětluje tým, „vytvářejí v jádru strukturu skořápky podobné cibuli, kde konvekční míchání nakonec homogenizuje tekutiny uvnitř každé skořápky, ale zabraňuje homogenizaci mezi skořápkami.“ Do pláště by stále vytékalo teplo, ale jen pomalu, vedením z jedné vrstvy do další. Takové vrstvené jádro by postrádalo velkoobchodní oběh nezbytný pro dynamo, takže by neexistovalo žádné magnetické pole. Mohl to být osud Venuše.

Díky vířícímu proudění ve svém tekutém vnějším jádru má Země značné magnetické pole. Modrá šipka označuje směr pole; žlutá šipka ukazuje na Slunce.
NASA-GSFC Scientific Visualization Studio / JPL / NAIF

Na Zemi mezitím dopadající Měsíc ovlivnil naši planetu doslova do jejího jádra a vytvořil turbulentní míchání, které narušilo jakékoli vrstvení kompozic a vytvořilo stejnou směs prvků v celém textu. S tímto druhem homogenity jádro začalo konvektovat jako celek a rychle vhánělo teplo do pláště. Odtamtud převzal tektonismus talíř a vydal to teplo na povrch. Vířící jádro se stalo dynamem, které vytvořilo silné, globální magnetické pole naší planety.

Zatím není jasné, jak stabilní by byly tyto kompoziční vrstvy. Jacobson říká, že dalším krokem je broušení přesnějším numerickým modelováním dynamiky tekutin.

Vědci poznamenávají, že Venuše určitě vydržela svůj podíl velkých dopadů, protože rostla co do velikosti a hmotnosti. Ale zřejmě žádný z nich nenarazil na planetu dostatečně tvrdě - nebo dostatečně pozdě -, aby narušil vrstvení kompozic, které se již usadilo v jeho jádru. Tým naopak dochází k závěru: „Země byla násilně zasažena na konci svého růstu a současně vytvořila svůj Měsíc a homogenizovala své jádro.“ Pokud mají pravdu, potom se divergence Země a Venuše stává klasickým příběhem planetárních „háv“ a „nemají“.