Selama lebih dari 100 tahun, para ilmuwan telah bingung apakah medan magnet Bumi telah dihasilkan secara stabil di masa -masa awalnya ketika inti bagian dalamnya sepenuhnya cair – tidak seperti sekarang ini. Sebuah tim ahli geofisika telah menggunakan simulasi untuk menunjukkan bahwa ini sangat mungkin.
Bumi beruntung memiliki medan magnet: ia melindungi planet ini dan kehidupannya dari radiasi kosmik yang berbahaya. Planet -planet lain di tata surya kita – seperti Mars – terus dibombardir oleh partikel bermuatan yang membuat hidup sulit.
Para ilmuwan menjelaskan generasi medan magnet dengan mekanisme yang dikenal sebagai teori dinamo. Ini menyatakan bahwa pendinginan lambat yang berkelanjutan dari besi cair dan inti nikel menggerakkan arus melingkar bahan cair di inti luar yang dikenal sebagai arus konveksi. Pada saat yang sama, rotasi bumi membelokkan arus ini, menyebabkan mereka mengalir dalam pola seperti sekrup. Arus konveksi ini menghasilkan arus listrik, yang pada gilirannya menghasilkan medan magnet dan dengan demikian sebagian besar medan magnet bumi.
Namun, teori ini memiliki cacat: inti bumi benar -benar cair sebelum inti bagian dalam bumi dikristalisasi – sekitar 1 miliar tahun yang lalu. Pertanyaannya adalah apakah medan magnet bisa dihasilkan sebelum waktu ini.
Sebuah tim yang terdiri dari tiga ahli geofisika dari ETH Zurich dan Sustech, Cina, telah mengajukan jawaban atas pertanyaan ini dalam sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal Alam.
Model baru memberikan jawabannya
Karena interior Bumi dan proses yang terjadi di dalamnya tidak dapat diamati secara langsung, ahli geosains mempelajari ini dengan bantuan model komputer.
Para peneliti mengembangkan model komputer bumi untuk mensimulasikan apakah inti yang benar -benar cair juga dapat menghasilkan medan magnet yang stabil. Simulasi mereka sebagian dihitung pada komputer berkinerja tinggi Piz Daint di CSC di Lugano.
Dalam simulasi, para peneliti menunjukkan rezim fisik yang benar di mana viskositas inti Bumi tidak memiliki pengaruh pada efek dinamo. Ini berarti bahwa medan magnet Bumi dihasilkan dalam sejarah awal bumi dengan cara yang mirip dengan hari ini.
Tim peneliti adalah yang pertama untuk berhasil meminimalkan pengaruh viskositas inti bumi ke nilai yang dapat diabaikan dalam suatu model. “Sampai sekarang, tidak ada yang pernah berhasil melakukan perhitungan seperti itu di bawah kondisi fisik yang benar ini,” kata penulis utama penelitian ini, Yufeng Lin.
Memahami sejarah medan magnet bumi
“Temuan ini membantu kita untuk lebih memahami sejarah medan magnet Bumi dan berguna dalam menafsirkan data dari masa lalu geologis,” kata rekan penulis Andy Jackson, profesor geofisika di ETH Zurich.
Ini juga menempatkan kemunculan kehidupan dalam cahaya yang berbeda. Miliaran tahun yang lalu, kehidupan tampaknya diuntungkan dari perisai magnetik, yang menghalangi radiasi berbahaya dari luar angkasa, memungkinkan pengembangannya mungkin.
Para peneliti juga dapat menggunakan temuan baru untuk mempelajari medan magnet dari benda -benda langit lainnya seperti Matahari atau Planet Jupiter dan Saturnus.
Sangat diperlukan untuk peradaban modern
Namun, medan magnet Bumi tidak hanya melindungi kehidupan; Ini memainkan peran penting dalam membuat komunikasi satelit dan banyak aspek lain dari peradaban modern menjadi. “Karena itu penting untuk memahami bagaimana medan magnet dihasilkan, bagaimana itu berubah dari waktu ke waktu, dan mekanisme apa yang mempertahankannya,” kata Jackson. “Jika kita memahami bagaimana medan magnet dihasilkan, kita dapat memprediksi perkembangannya di masa depan.”
Medan magnet telah mengubah polaritasnya ribuan kali sepanjang sejarah bumi. Dalam beberapa dekade terakhir, para peneliti juga telah mengamati pergeseran cepat Kutub Utara magnet ke arah Kutub Utara Geografis. Sangat penting bagi peradaban kita untuk memahami bagaimana magnetisme berubah di bumi.
Studi ini sebagian didanai oleh Hibah Lanjutan ERC yang diberikan kepada Andy Jackson pada tahun 2019.
Referensi
Lin Y, Marti P, Jackson A, invariansi aksi dinamo dalam model awal-bumi, Nature (2025), doi: 10.1038/s41586-025-09334-y
