Почему магнитное поле Земли сильнее, чем у соседей?

[Отредактировано] Я узнал, что ядро ​​Земли горячее из-за распада радиоактивных элементов, из-за чего жидкая часть ядра остается жидкой. Это было заявлено как объяснение того, почему Земля имеет сильное магнитное поле.

Предполагая, что твердые планеты образовались примерно таким же образом (столкновения планет и т. д.), почему Земля стала «счастливым обладателем» большого количества радиоактивных элементов, в то время как Марс и Венера остались с гораздо меньшим количеством, что привело к затвердеванию их ядер и уменьшению их магнитных полей? ослабнуть, их вода унесена в космос, и их судьба предрешена, чтобы стать засушливой пустыней и кипящим адом соответственно?

Я не думаю, что мы так много знаем о нуклеидном содержании Венеры. Для Марса мы имеем хотя бы тот факт, что у него в 10 раз меньше Масса, что должно играть огромную роль в тепловыделении и изоляции...
Что ж, мы знаем, что у Венеры слабое магнитное поле, которое, по крайней мере, в случае Марса и Земли связано с наличием или отсутствием расплавленного железного ядра. Если ядро ​​Венеры сильно отличается от ядра Земли, то это просто расширяет рамки исходного вопроса.
Моя точка зрения такова: нельзя сказать, что ядро ​​Земли более радиоактивно, чем ее соседи, потому что мы этого не знаем. Также, пожалуйста, уточните, что вы имеете в виду под «более радиоактивным». Повышенное содержание радиоактивных элементов, тепловые потоки, ...?
Внутренняя структура Венеры не особенно хорошо определена (там сложно разместить сейсмометры, условия на поверхности несколько враждебны), но есть некоторые свидетельства существования жидкого внешнего ядра. Отсутствие магнитного поля может быть связано с медленным вращением и особенностями того, как тепло проходит через планету.
Марс, скорее всего, имеет частично расплавленное ядро ​​(т. е. твердое внутреннее ядро, окруженное жидким внешним ядром). Полностью твердое ядро ​​не соответствует наблюдениям за гравитационным полем Марса, в то время как частично расплавленное ядро ​​согласуется с этими наблюдениями.

Ответы (2)

Я узнал, что ядро ​​Земли горячее из-за распада радиоактивных элементов.

Это недоказанная, нестандартная геофизика. Есть несколько аргументов против этого. Во-первых, все долгоживущие радиоактивные изотопы являются изотопами урана (два изотопа, 235U и 238U ), тория ( 232Th ) и калия ( 40K ). Проблема: уран, торий и калий — сильно литофильные («любящие камни») элементы. Эти элементы очень хорошо растворяются в расплавленной породе, но не так хорошо в расплавленном металле. Наличие долгоживущих радиоактивных изотопов повышено в земной коре, слабо обеднено в мантии Земли и по всем правилам должно быть сильно обеднено в ядре Земли.

Другая проблема заключается в том, что любые значительные количества урана и тория в ядре Земли были исключены благодаря детекторам нейтрино. Калий-40 не был исключен, потому что нейтрино от распада 40 К имеют слишком низкую энергию, чтобы их можно было обнаружить, но это возвращает нас к проблеме № 1.

Единственная надежда на эту гипотезу состоит в том, что калий каким-то образом становится сидерофильным при высоком давлении. Есть некоторые экспериментальные результаты, большинство из которых весьма противоречивы, что это может быть так.

Еще одна проблема заключается в том, что предположение о высокой радиоактивности ядра Земли было мотивировано объяснением магнитного поля Земли. В ряде недавних работ говорится, что для такой мотивации нет никаких оснований. Магнитное поле Земли вполне объяснимо, не прибегая к химически необоснованной гипотезе о том, что 40 К каким-то образом становится сидерофилом при высоком давлении.

Это согласуется с вики по внутреннему тепловому балансу Земли , но тогда магнитное поле Земли говорит: «Поле Земли зарождается в ее ядре. Это область железных сплавов, простирающаяся примерно на 3400 км (радиус Земли 6370 км). делится на твердое внутреннее ядро ​​радиусом 1220 км и жидкое внешнее ядро.[48] ...
... Движение жидкости во внешнем ядре обусловлено тепловым потоком от внутреннего ядра, температура которого составляет около 6000 К (5730 ° C; 10 340 ° F), к границе ядра и мантии, которая составляет около 3800 К ( 3530 ° C, 6380 ° F) [49]. Тепло генерируется потенциальной энергией, выделяемой более тяжелыми материалами, опускающимися к ядру (планетарная дифференциация, катастрофа железа), а также распадом радиоактивных элементов внутри». горячей на остаточном тепле в середине жидкого внешнего ядра в течение миллиардов лет Должен ли я спрашивать об этом?
@KeithMcClary - обратите внимание на отсутствие цитаты «а также о распаде радиоактивных элементов внутри» в этой статье в Википедии. Тем не менее, это одна из тех областей, в которых ученые соглашаются не соглашаться. Геохимики говорят, что из четырех радиоактивных долгоживущих изотопов, упомянутых в моем ответе, в ядре Земли очень мало, если вообще есть, из-за химической природы этих трех элементов. Геофизики утверждают, что в ядре должно быть достаточное количество по крайней мере одного из этих изотопов, чтобы обеспечить тепловой поток, который, по их мнению, необходим для поддержания геодинамо.
Так что же в современных геотермальных моделях позволяет Земле в целом (не ядру) быть такой теплой, как она есть, по сравнению с моделями до 20-го века, которые рассчитали явно ложный возраст Земли меньше миллиона лет или около того?
Отсутствие цитирования кажется не совсем точным моментом, так как любой беглый поиск в Google по чему-то вроде «почему земное ядро ​​горячее» выдаст десятки страниц от ученых и научных организаций, приписывающих большую часть этого вопроса радиогенному теплу. И мантия, будучи намного, намного, намного более объемной, чем ядро, должна содержать большую часть этих радиоактивных элементов. Затем их тепло частично переносится в ядро. Ядру не нужны никакие радиоактивные элементы; в мантии они есть, и они есть у нее вследствие упомянутой вами литофилии.
@CarlWitthoft - Остаточное тепло от образования Земли и тепло, выделяемое при формировании твердого ядра, причем последнее бывает двух форм. Во-первых, образование твердого железа/никеля из расплавленного железа/никеля является экзотермической реакцией. Во-вторых, твердое внутреннее ядро ​​содержит меньше примесей (кислород, кремний, сера и т. д.), чем жидкое внешнее ядро. Помимо того, что само по себе является экзотермической реакцией, образование ядра изменяет энтропию.
@zibadawatimmy - Даже на границе ядра и мантии мантия холоднее ядра. Теплопередача идет от ядра к мантии, а не наоборот. Тем не менее, более теплая мантия означает меньшую передачу тепла от ядра к мантии, чем более холодная мантия. Однако более теплая мантия поднимает новую проблему, заключающуюся в том, что магнитное поле Земли требует определенного количества (точное количество является предметом споров) теплопередачи через границу ядра и мантии.
Меня немного смущает это понятие. Нейтринные обсерватории установили, что доминирующая часть внутреннего теплового баланса Земли приходится на радиоактивный распад. Или вы просто говорите "да это правда, но не в ядре"?
@AtmosphericPrisonEscape -- наоборот. За одним возможным исключением, нейтринные обсерватории установили прямо противоположное: преобладающая часть теплового баланса ядра Земли не может быть связана с радиоактивным распадом. Единственным исключением является калий-40; нейтрино, испускаемые распадом калия-40, ниже порога обнаружения энергии современных детекторов нейтрино. Возможно, вы смешиваете внутренний энергетический баланс Земли, включающий кору, мантию и ядро, с энергетическим балансом ядра Земли. (продолжение)
Уран, торий и калий — очень литофильные элементы, настолько очень литофильные, что имеют тенденцию концентрироваться в земной коре. Геохимики утверждают, что ядро ​​Земли должно быть сильно обеднено этими элементами. Единственным возможным исключением может быть калий, но даже это остается спорным. Есть несколько экспериментов, которые показывают, что калий может переходить из литофильного состояния в сидерофильное при достаточно высоких температурах и давлениях. С другой стороны, есть другие эксперименты, которые говорят, что это чепуха.
@DavidHammen Да, это был мой вопрос, спасибо!

Есть два основных фактора, которые определяют, есть ли у планет магнитное поле. Должна существовать жидкая проводящая среда (жидкое железо для Земли, жидкий металлический водород для Юпитера), и чем быстрее вращается ядро, тем сильнее поле.

Меркурий вращается медленно, не уверен, какая часть его большого металлического ядра является жидкой: слабое поле Венера, вероятно, похожа по структуре на землю из-за схожей плотности и массы, поэтому будет иметь жидкое внешнее ядро, как у Земли, но вращается очень медленно: нет поля Земля жидкость внешнее железное ядро ​​вращается быстро Марс: вращается примерно за тот же период, что и Земля, но ядро, вероятно, твердое. Меньшая масса, все тепло ушло, поэтому ядро ​​замерзло. Миссия Insight состоит в том, чтобы разобраться во внутренней структуре Марса и выяснить, смогут ли они подавить текущий тепловой поток.

Есть и другие планеты с магнитными полями. Юпитер и Сатурн, жидкий металлический водород в качестве проводника, и оба являются быстрыми вращателями.

У Урана и Нептуна странные магнитные поля, но, возможно, это соленый лед (вода, метан)/каша или жидкость, и оба вращаются быстрее, чем Земля.

Спасибо за подробное объяснение. Есть ли известная причина, по которой Венера вращается медленнее, чем Земля? Кроме того, в комментариях выше говорилось, что ядро ​​Марса частично жидкое, основываясь на наблюдениях. Если это так, то само собой разумеется, что его магнитное поле должно быть сильнее, верно? И что это было бы сильнее, чем дальше назад во времени вы отправляетесь. Так может быть, он потерял свои океаны и атмосферу позже, чем предполагалось ранее?
Венера: недавнее исследование показало, что ранние океаны могли замедлить вращение до того, как океаны исчезли. Не уверен, что этот метод приведет к ретроградному вращению (ось наклонена более чем на 90 градусов). Старая идея состояла в том, чтобы вызвать столкновение.
Почему магнитное поле Земли сильнее, чем у соседей?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v