Jordens centrum kan vara varmare än solens yta

(Credit: ESRF)

Solens yta är varm – över 5500 grader Celsius (vilket är nästan 10 000 grader Fahrenheit . Men om nya rön stämmer kan vår egen planets centrum faktiskt vara varmare – över 1000 grader varmare än man tidigare trott.

Det har länge varit känt att jordens kärna huvudsakligen består av smält järn och att det är temperaturskillnaden mellan jordens flytande kärna och dess fasta mantel som gör att jorden har ett magnetfält. Vid ett experiment för 20 år sedan användes optiska metoder för att observera jordens kärna, vilket ledde till att temperaturen i jordens kärna uppskattades till cirka 5000 grader Celsius. Dessa resultat kan dock ha blivit förkastade av närvaron av omkristalliserande järnpartiklar – vilket kan förvränga experimentet.

För att få en mer exakt uppskattning har ett forskarlag från European Synchrotron Radiation Facility utvecklat ett röntgeninstrument som kan få exakt information om den molekylära strukturen hos ett ämne. Denna strukturella information gör det möjligt för forskarna att förstå om till exempel en metall befinner sig i fast, flytande eller delvis smält tillstånd.

”Vi har utvecklat en ny teknik där en intensiv stråle av röntgenstrålar från synkrotronstrålen kan undersöka ett prov och dra slutsatser om huruvida det är fast, flytande eller delvis smält inom så lite som en sekund, med hjälp av en process som kallas diffraktion”, säger Mohamed Mezouar, medlem i forskargruppen, i ett pressmeddelande. ”Detta är tillräckligt kort för att hålla temperaturen och trycket konstant och samtidigt undvika kemiska reaktioner.”

För att ta reda på temperaturen på järn i jordens kärna extrapolerade forskarna först trycket i kärnan genom att observera seismiska vågor under jordbävningar. Dessa observationer ledde till en uppskattning att trycket i jordens kärna är ungefär 3,3 miljoner gånger högre än det atmosfäriska trycket vid ytan. De utsatte sedan små bitar av järn för dessa intensiva tryck och använde lasrar för att värma upp järnet till tusentals grader.

Med hjälp av röntgenobservationer kunde de sedan jämföra strukturen hos järn vid en känd temperatur och ett känt tryck med strukturen hos järn som det finns i jordens kärna. Därifrån kan de extrapolera vilken temperatur järnet har baserat på trycket i jordens centrum. Det ledde till slutsatsen att temperaturen i jordens centrum är cirka 6 000 grader Celsius – en temperatur som är cirka 9 % högre än den som råder på solens yta.

Med utgångspunkt i resultaten av detta experiment kommer forskargruppen att gå vidare med att använda dessa tekniker för att observera mer om jordens sammansättning på djup långt bortom vad någon människa någonsin har gått.

”Vi är naturligtvis mycket nöjda med att vårt experiment validerade dagens bästa teorier om värmeöverföring från jordens kärna och skapandet av jordens magnetfält”, säger Agnès Dewaele, gruppledare, i ett uttalande. ”Jag är hoppfull om att vi inom en inte alltför avlägsen framtid kan reproducera i våra laboratorier, och undersöka med synkrotronröntgenstrålning, varje tillstånd av materia inuti jorden.”

Följ mig på Twitter eller Facebook. Läs min Forbes-blogg här.