Az óceánfigyelő műholdak segíthetnek a Föld belső összetételének tanulmányozásában

EZ

Az Európai Űrügynökség három Swarm műholdja mágneses jeleket figyel, amelyek a Föld magjából, köpenyéből, kéregéből és óceánjaiból, valamint ionoszférájából és magnetoszférájából származnak. Ez a művész elképzelése a pályán lévő műholdakat mutatja, és a Föld túlhevített vasmagját ábrázolja mintegy 3000 kilométerrel a felszín alatt. Úgy gondolják, hogy az olvadt vasmag fonása generálja a Föld mágneses mezőjének nagy részét. (Kép jóváírása: ESA / ATG medialab)



A Föld óceánja kicsi mágneses mezőket hoz létre, amelyek apályral és apályral együtt apadnak, és egy új tanulmány elmagyarázza, hogy ezeknek a mágneses mezőknek a műholdakkal történő mérése hogyan tárhat fel információkat a bolygó belső szerkezetéről és összetételéről.



Amikor a sós szilárd anyagok feloldódnak a tengervízben, ionokra vagy töltött részecskékre bomlanak, amelyek áramot vezetnek és kölcsönhatásba lépnek a Föld mágneses mezőjével. Az óceán mozgása a töltések tengerét elektromos áramokká alakítja, amelyek sokkal kisebb mágneses mezőket hoznak létre a „mozgási indukció” nevű folyamat révén.

A Föld elsődleges mágneses mezőjét figyelő műholdak is képesek érzékelni ezeket a finom, másodlagos mágneses jeleket, korábbi kutatások kimutatták. És bár néhány tudós azt javasolta, hogy ezen adatok felhasználásával tanulmányozzák a Föld felszín alatti szerkezetének szerkezetét, pontosan hogyan lehet ezt megtenni, nyitott kérdés maradt - mindeddig.



Egy kutatócsoport a világ minden tájáról 250 kilométer (155 mérföld) mélységben térképezte fel a Föld litoszféra - vagy a kéreg és a felső köpeny - elektromos szerkezetét. Több nemzetközi együttműködési projekt 12 év műholdas adatait használták fel, beleértve a Kihívó mini-műholdas hasznos terhelés (CHAMP) , az Øs geomágneses küldetés és a Tudományos alkalmazás Satellite-C (SAC-C) .

Kivágott kilátás a Földre

A Föld belsejének kivágott képe a magtól a kéregig (nem méretarányos). A kéreg és a felső köpeny alkotja a litoszférát.(Kép jóváírása: USGS)



„Nincs sok módja annak, hogy„ belenézzünk ”a bolygónkba. „Az elektromos vezetőképesség azon kevés tulajdonságok egyike, amelyeket mélységben érzékelhetünk. Mivel a kőzet elektromos vezetőképessége a hőmérsékletétől, víztartalmától, nyomásától és ásványi összetételétől függ, ezt az információt arra használjuk, hogy kikövetkeztessük ezt az információt. ” A Föld belsejének vezetőképességének megértése segíthet a tudósoknak többet megtudni bolygónk evolúciójáról, a hajtóerőkről tektonikus lemezek földrengéseket, sőt vulkánkitöréseket is okozhat - mondta Grayver.

Azt is kifejtette, hogy ez a műholdas megfigyelési technika egy napon hasznos lehet más bolygók és holdak, például a Jupiter Európa vagy Ganimédész, amelyekről feltételezik, hogy sós felszín alatti óceánokat hordoznak, és megtapasztalják a Jupiter árapályos erőit. Az árapály -mágneses jeleknek ott is létezniük kell, mondta.

Animáció a megfigyelt és előre jelzett műholdas mágneses árapályjelekről a Föld fő holdi félnapos dagályára.



Animáció a megfigyelt és előre jelzett műholdas mágneses árapályjelekről a Föld fő holdi félnapos dagályára.(Kép jóváírása: Grayver et al. Sci. Adv. 2016; 2: e1600798)

A kutatók összehasonlították a műholdas megfigyelési adatokat a napi vagy napi kétszeri (félnapos) dagály globális modelljeivel. Mivel az árapályos mágneses mezők sokkal gyengébbek, mint a Föld uralkodó mágneses mezői, a műholdas térkép és a meglévő modellek összehasonlítása segít abban, hogy a kisebb mezőt helyesen nyerjük ki a műholdadatokból. (430 km-re az óceán felett keringő műhold esetében az árapály-mágneses mező nem erősebb, mint 2,1 nanotesla, míg a Föld gyorsan forgó, olvadt vasmagja által létrehozott mágneses mező akár 54 000 nT.)

A műholdadatok és a modellek kombinálásával a kutatók megállapították, hogy a Föld litoszféra és a felső köpeny körülbelül 72 kilométer vastag, elektromosan ellenálló rétege van, vagyis nem vezeti jól az elektromos áramokat. Ez alatt hirtelen megnő a Föld vezetőképessége. A kutatók úgy vélik, hogy ez a vezetőképesség ugrás a Föld litoszféra és az aszthenoszféra néven ismert mélyebb réteg határán következik be.

'A [litoszféra-asztenoszféra határ] felett a hidegebb, merev litoszféra ellenállóbb, míg az asztenoszféra lényegesen vezetőképesebb a magasabb hőmérséklete miatt'-írták a tanulmány szerzői.

Ezeket a tulajdonságokat meg lehet mérni A Föld belseje műhold nélkül, a „magnetotellurikus hangzásnak” nevezett eljárással, amelyet az óceán fenekén végeznek. De a műholdak óriási segítséget nyújtanak abban, hogy globális képet kapjunk és ellenőrizhessük elméleteink következetességét ” - mondta Grayver.

Az Európai Űrügynökség Raj küldetés , amelyet 2013-ban indítottak, hasznos lesz a jövőben az ilyen típusú kutatásokhoz, mivel ezek a műholdak továbbra is kiváló minőségű adatokat gyűjtenek. Grayver elmondta, hogy az elkövetkező években csapata további geológiai jelenségek tanulmányozását reméli, 'például a köpeny felborulását a midoceániai gerincen és a felső köpeny víztartalmát dagályos mágneses jelek segítségével'.

A Grayver által vezetett tanulmány a zürichi kollégái, a Dán Műszaki Egyetem (DTU Space), a NASA és a Colorado Boulder Egyetem együttműködésének eredménye.

A tanulmány részleteit ma (szeptember 30.) tették közzé a folyóiratban A tudomány fejlődése .

Írjon e -mailt Hanneke Weiteringnek a hweitering@demokratija.eu címre, vagy kövesse őt @hannekescience . Kövess minket @Spacedotcom , Facebook és Google+ . Eredeti cikk a témában demokratija.eu .