Maan keskipiste voi olla kuumempi kuin auringon pinta

(Credit: ESRF)

Auringon pinta on kuuma – yli 5500 celsiusastetta (eli lähes 10 000 Fahrenheitin astetta . Mutta jos uudet havainnot pitävät paikkansa, oman planeettamme keskusta voi itse asiassa olla kuumempi – yli 1000 astetta kuumempi kuin aiemmin on luultu.

On jo jonkin aikaa tiedetty, että maapallon ydin koostuu pääasiassa sulasta raudasta, ja että maapallon nestemäisen ytimen ja sen kiinteän vaipan välinen lämpötilaero aiheuttaa sen, että maapallolla on magneettikenttä. Eräässä 20 vuotta sitten tehdyssä kokeessa käytettiin optisia menetelmiä maapallon ytimen havainnoimiseksi, minkä perusteella maapallon ytimen lämpötilaksi arvioitiin noin 5000 celsiusastetta. Näitä tuloksia on kuitenkin saattanut horjuttaa uudelleenkiteytyvien rautahiukkasten läsnäolo – mikä voi horjuttaa koetta.

Tarkemman arvion saamiseksi Euroopan synkrotronisäteilyn tutkimuslaitoksen tutkijaryhmä kehitti röntgenlaitteen, jolla voidaan saada tarkkaa tietoa aineen molekyylirakenteesta. Tämän rakennetiedon avulla tutkijat voivat ymmärtää, onko esimerkiksi metalli kiinteässä, nestemäisessä vai osittain sulassa tilassa.

”Olemme kehittäneet uuden tekniikan, jossa synkrotronista tuleva voimakas röntgensäteensuihku voi tutkia näytettä ja päätellä sekunnissa, onko se kiinteä, nestemäinen vai osittain sula, käyttämällä diffraktioksi kutsuttua prosessia”, ryhmän jäsen Mohamed Mezouar sanoi lehdistötiedotteessa. ”Tämä on tarpeeksi lyhyt aika, jotta lämpötila ja paine pysyvät vakiona ja samalla vältetään kaikki kemialliset reaktiot.”

Tietääkseen raudan lämpötilan Maan ytimessä tutkijat ekstrapoloivat ensin ytimen paineen havainnoimalla seismisiä aaltoja maanjäristysten aikana. Nämä havainnot johtivat arvioon, jonka mukaan Maan ytimen paine on noin 3,3 miljoonaa kertaa suurempi kuin ilmakehän paine maan pinnalla. Sitten he altistivat pieniä rautapaloja näille voimakkaille paineille ja käyttivät lasereita kuumentaakseen raudan tuhansiin asteisiin.

Röntgensäteilyhavaintojen avulla he pystyivät sitten vertaamaan raudan rakennetta tunnetussa lämpötilassa ja paineessa raudan rakenteeseen sellaisena kuin se on Maan ytimessä. Siitä he voivat ekstrapoloida, mikä on raudan lämpötila Maan ytimessä vallitsevan paineen perusteella. Tämä johti siihen johtopäätökseen, että Maan keskipisteen lämpötila on noin 6000 celsiusastetta – lämpötila on noin 9 prosenttia korkeampi kuin Auringon pinnalla vallitseva lämpötila.

Tutkimusryhmä siirtyy tämän kokeen tulosten perusteella käyttämään näitä tekniikoita havainnoidakseen lisää Maan koostumusta syvyyksissä, joissa ihminen ei ole koskaan käynyt.

”Olemme tietysti hyvin tyytyväisiä siihen, että kokeemme vahvisti tämän päivän parhaat teoriat lämmönsiirrosta Maan ytimestä ja Maan magneettikentän synnystä”, ryhmän johtaja Agnès Dewaele sanoi lausunnossaan. ”Olen toiveikas, että lähitulevaisuudessa pystymme toistamaan laboratorioissamme ja tutkimaan synkrotroniröntgensäteilyn avulla kaikkia aineen tiloja Maan sisällä.”

Seuraa minua Twitterissä tai Facebookissa. Lue Forbes-blogini täältä.