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冰的磁历史

2020-06-28 16:48:56 网络

 

在Oded Aharonson教授旁边是三轴亥姆霍兹线圈,用于在冰样生长期间产生磁场

除其他事项外,我们的星球历史记录在其磁极的周期性反转中。魏茨曼科学研究所的科学家们提出了一种阅读这种历史记录的新方法:在冰上。他们的发现,最近在《地球与行星科学快报》上发表,可能会导致探测冰芯的精细化,并在将来可能被用于了解我们太阳系中其他物体的磁史,包括火星和木星的月亮欧罗巴。 。

研究冰与地球磁历史之间可能存在的联系的想法远非行星冰的起源–在可西嘉岛的阳光明媚的小岛上,Oded Aharonso教授在那里该研究所地球与行星科学系的一名科学家正在参加有关磁性的会议。更具体地说,那里的研究人员正在讨论被称为古磁性的领域,该领域主要是通过片状磁性矿物研究的,这些矿物被困在岩石或通过海洋沉积物钻取的岩心中。这样的粒子在被捕获到位时便与地球磁场对准,甚至数百万年后,研究人员也可以测试它们的南北磁对准,并了解在那个遥远的时间地球磁极的位置。后者使Aharonson有了这个想法:如果可以在海洋沉积物中检测到少量磁性物质,也许还可以发现它们被困在冰中并进行了测量。在格陵兰或阿拉斯加等地的冰川中冻结的一些冰河已有几千年的历史了,并且像年轮一样分层。研究人员调查了钻穿这些冰芯的冰芯是否存在行星变暖或冰河年龄的迹象。为什么不同时在磁场中逆转?

领导该项目的Aharonson和他的学生Yuval Grossman提出的第一个问题是,是否可能在磁极附近区域结冰的过程中包含可检测到的磁极反转记录。这些随机间隔的逆转已经在地球的整个历史上发生,这是由深处行星铁心的液态铁发电机的混沌运动推动的。在带状的岩层和分层的沉积物中,研究人员测量其中的磁性材料的磁矩(北-南磁方位),以揭示当时地球磁场的磁矩。科学家认为,这样的磁性颗粒可以在与冰,冰和冰盖一起被困住的灰尘中找到。

研究团队建立了一个实验装置来模拟冰的形成,例如在极地冰川中,在冰中,大气中的尘埃甚至可以提供形成雪花的核。研究人员通过精细研磨由纯净水制成的冰,添加一点磁性尘埃,然后使其通过暴露于磁场的非常冷的圆柱体而落下,从而创造了人工降雪,后者受到科学家的控制。通过保持极低的温度-零以下约30摄氏度,他们发现它们可以产生微型“冰芯”,其中的雪和尘埃牢固地冻结成硬冰。

寻找从太阳系其他物体采样的冰中的磁场反转会令人兴奋“如果灰尘不受外部磁场的影响,它将沿着随机方向沉降,从而相互抵消,” Aharonson说。“但是,如果其中一部分在颗粒冻结到位之前就朝着特定方向定向,那么净磁矩将是可检测的。”

为了测量他们在实验室中创建的“冰芯”的磁性,魏兹曼的科学家将它们带到耶路撒冷的希伯来大学,再到罗恩·沙尔(Ron Shaar)教授的实验室,在那里安装了灵敏的磁力计,可以测量到最小的磁芯。的磁矩。研究小组发现了一个很小的磁矩,但绝对可以检测到,它与施加在冰样上的磁场相匹配。

“从岩石记录中已经研究了地球的古磁历史;在冰芯中读取它可能会揭示其他维度,或帮助为这些芯中的其他发现分配准确的日期,” Aharonson说。“而且我们知道,火星和诸如Europa的大型冰冷卫星的表面已经暴露于磁场。在从太阳系其他物体采样的冰中寻找磁场逆转会令人兴奋。”

他补充说:“我们证明了这是可能的。” Aharonson甚至为未来的太空飞行任务提出了一个研究项目,其中涉及在火星上进行冰芯采样,他希望这种测量这种内核的可行性的示范能够提高该提议的吸引力。

Oded Aharonson教授是海伦·金梅尔行星科学中心主任。他的研究还得到了密涅瓦生命极端行星条件下的生命中心的支持;祖克曼STEM领导力计划;以及阿道夫和玛丽·米尔基金会。

发布:xiuyue

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