Głębokie źródło pól magnetycznych planet i księżyców
Celem projektu InDyMag (Internal Dynamics and Magnetic field generation in rocky bodies: planets and large moons in the solar system) było rozwikłanie tajemnicy pól magnetycznych na skalistych planetach i księżycach. To inicjatywa realizowana przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), która dostarczy nowych informacji o tym, w jaki sposób generowane są takie pola i jak ewoluowały na przestrzeni dziejów. Aby lepiej zrozumieć te procesy, zespół projektu porówna modele matematyczne z danymi dowodzącymi istnienia pól magnetycznych na wewnętrznych planetach Układu Słonecznego.
Moc ziemskiego dynamo
Wszystkie ważniejsze skaliste ciała niebieskie w Układzie Słonecznym, w tym cztery planety skaliste i kilka księżyców, na pewnym etapie swojego istnienia generowały pole magnetyczne. Za proces, który w największym stopniu przyczynił się do generowania pól magnetycznych, badacze uznali krystalizację jąder planet, która zachodzi, gdy pierwiastki metaliczne, jak np. żelazo, zostają schłodzone poniżej swojego punktu krzepnięcia. Z uwagi na skutki działania ciśnienia oczekuje się, że w większości jąder krystalizacja zachodzi w samym ich centrum. W przypadku Ziemi rezultatem jest wewnętrzne jądro z zestalonego żelaza otoczone płynnym jądrem z ciekłego żelaza. „Krystalizacja żelaza i innych pierwiastków pozbawia płynne jądro pierwiastków ciężkich, czyniąc je lżejszym od otoczenia i tworząc przepływy, na podobieństwo wody w podgrzanym naczyniu. Z uwagi na to, że zewnętrzne jądro jest zasadniczo cieczą przewodzącą prąd elektryczny, ruchy te generują pole elektryczne, a następnie pole magnetyczne. To mechanizm znany pod nazwą dynama magnetohydrodynamicznego”, wyjaśnia Benoit Langlais, dyrektor ds. badań w Laboratorium planetologii i geodynamiki(odnośnik otworzy się w nowym oknie), wspólnej jednostce badawczej agencji CNRS(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Uniwersytetu w Nantes(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i Uniwersytetu w Angers(odnośnik otworzy się w nowym oknie), gdzie prowadzony jest projekt. Zespół badawczy ustalił, że wpływ krystalizacji na tworzenie dynama mógł zostać przeszacowany. „W przypadku małych jąder, np. jądra Księżyca, lub jąder, które naprawdę szybko krzepną, można uzyskać puszyste jądra, podobne do gąbki nasączonej wodą”, mówi Marine Lasbleis(odnośnik otworzy się w nowym oknie) stypendystka programu działań „Maria Skłodowska-Curie” i główna badaczka projektu InDyMag. „Takie porowate jądro wewnętrzne może zatrzymać w sobie ciecz, zapobiegając jej skutecznemu mieszaniu z płynnym jądrem zewnętrznym”. Choć wiadomo, że krystalizacja odgrywa ważną rolę w generowaniu obecnego pola magnetycznego Ziemi, bez odpowiedzi pozostaje kluczowe pytanie o to, co działo się zanim jądro wewnętrzne naszej planety zaczęło krystalizować? „Dowody na istnienie pola magnetycznego na Ziemi sięgają ery azoicznej – miliardów lat przed szacowanym czasem utworzenia jądra wewnętrznego”, zauważa Langlais. Zespół projektu InDyMag współpracuje z naukowcami we Francji, Niemczech, Stanach Zjednoczonych i Zjednoczonym Królestwie, aby uzyskać bardziej wnikliwe informacje o dynamice tych starożytnych procesów.
Ocena zdatności do rozwoju życia
Wyniki projektu InDyMag mogą także dać podwaliny pod przyszłe badania nad związkiem między obecnością pola magnetycznego a pojawieniem się środowisk sprzyjających rozwojowi życia. „Istnienie pola magnetycznego zaproponowano jako wskaźnik do oceny zdatności do rozwoju życia na danej planecie”, mówi Lasbleis. Uczona wyjaśnia także, że zdatność do rozwoju życia na określonym ciele niebieskim zależy od wielu różnych czynników, np. temperatury na powierzchni, składu atmosfery i obecności wody. Na czynniki te wpływają zarówno warunki zewnętrzne, np. napromieniowanie słoneczne, jak i dynamika wewnętrzna, np. zjawiska wulkaniczne, które są z kolei bezpośrednio związane z magnetyzmem.
Słowa kluczowe
InDyMag, pole magnetyczne, planeta, księżyc, skaliste ciała niebieskie, krystalizacja, jądro wewnętrzne, jądro zewnętrzne, płynne jądro, dynamo magnetohydrodynamiczne, zdatność do rozwoju życia
