地球の高温の内部には雪が見つかると予想される場所ではありませんが、科学者たちは地球の核に「鉄の雪」があるのではないかと疑っています。現在、新しい研究ではこの力学を実験室でシミュレートし、鉄の雪が一部の惑星の磁場のオンとオフの切り替えを引き起こす可能性があることを発見しました。
何千キロメートルにもわたる岩石が地球の核から私たちを隔てており、その下で何が起こっているのかを真に理解することは困難です。それを解明するために、科学者たちは地震波がさまざまな地層をどのように移動するかを研究しました。地震波の速度の変化は、さまざまな地層が何でできているかについての手がかりを明らかにします。
これらの研究は、内核と外核の間の界面におけるいくつかの異常を浮き彫りにしています。 2019年、科学者チームは、鉄がマントル境界付近で結晶化し、その後雪のように核に沈降する可能性があるという、これらの奇妙な観察の説明を提案した。
新しい研究で、フランスの科学者たちは、惑星の内部で何が起こっているのかを理解するために、鉄雪がどのように形成され、流れるかの物理学を模倣する実験室実験を作成しました。実験では、通常の「鉄雪」の代わりに、下から上に冷やす水の入った瓶を使用し、氷の結晶がくっつくのを防ぐために底に塩水の層を加えた。
研究チームは、下層の水が冷えると氷の結晶が形成され、その後上向きに浮き上がり、タンクの上の暖かい水に到達すると溶けることを発見した。このプロセスによってかき回された水流は、最終的には下にある水を温め、新しい氷の結晶の形成を一時的に防ぎます。これにより流れが遅くなり、底の水が冷え、すぐに新しい結晶が形成され、プロセスが再び始まりました。全サイクルは約 23.3 分間続きました。
同様のサイクルが惑星内部でも発生する可能性があるが、それよりもはるかに大きな規模で発生する可能性があると研究チームは述べた。これにより、溶融鉄の内部流体の流れがかき回され、興味深い副作用が生じる可能性があります。惑星の磁場の強さは非常に大きく変動し、周期的に現れたり消えたりすることになります。
これは、強い磁場がある地球では明らかに起こりませんが、水星や木星の衛星ガニメデなど、磁場の弱い天体では起こる可能性があります。答えるべき疑問はまだありますが、それはともかく、これは興味深いアイデアです。
この研究はGeophysical Research Letters誌に掲載された。