Een door Yale geleid team van wetenschappers heeft misschien een nieuwe factor gevonden om de eb en vloed van het aardmagnetisch veld te verklaren - en het is iets bekends voor iedereen die een vinaigrette voor hun salade heeft gemaakt.

Het magnetische veld van de aarde, geproduceerd nabij het centrum van de planeet, heeft lange tijd dienst gedaan als buffer tegen de schadelijke straling van zonnewinden die van de zon komen. Zonder die bescherming, leven op aarde zou niet de kans hebben gehad om te floreren. Toch is onze kennis van het aardmagnetisch veld en zijn evolutie onvolledig.

In een nieuwe studie gepubliceerd op 6 mei in de Proceedings van de National Academy of Sciences , Yale universitair hoofddocent Kanani K.M. Lee en haar team ontdekten dat gesmolten ijzerlegeringen die silicium en zuurstof bevatten, twee verschillende vloeistoffen vormen onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met die in de kern van de aarde. Het is een proces dat onmengbaarheid wordt genoemd.

"We nemen in het dagelijks leven vaak vloeistofonmengbaarheid waar, zoals wanneer olie en azijn scheiden in saladedressing. Het is verrassend dat vloeistoffasescheiding kan optreden wanneer atomen zeer dicht bij elkaar worden gedwongen onder de immense druk van de aardkern, " zei Yale afgestudeerde student Sarah Arveson, hoofdauteur van de studie.

Onmengbaarheid in complexe gesmolten legeringen is gebruikelijk bij atmosferische druk en is goed gedocumenteerd door metallurgen en materiaalwetenschappers. Maar studies van niet-mengbare legeringen bij hogere drukken zijn beperkt tot drukken gevonden in de bovenmantel van de aarde, gelegen tussen de aardkorst en zijn kern.

Nog dieper, 2, 900 kilometer onder de oppervlakte, is de buitenste kern - een meer dan 2, 000 kilometer dikke laag gesmolten ijzer. Het is de bron van het magnetische veld van de planeet. Hoewel deze hete vloeistof tijdens het convecteren krachtig borrelt, waardoor de buitenste kern meestal goed gemengd is, het heeft een duidelijke vloeistoflaag aan de bovenkant. Seismische golven die door de buitenste kern bewegen, reizen langzamer in deze toplaag dan in de rest van de buitenste kern.

Wetenschappers hebben verschillende theorieën aangeboden om deze langzame vloeistoflaag te verklaren, inclusief het idee dat onmengbare ijzerlegeringen lagen in de kern vormen. Maar er is tot nu toe geen experimenteel of theoretisch bewijs om het te bewijzen.

Met behulp van laserverwarmde, diamant-aambeeldcelexperimenten om hoge drukken te genereren, gecombineerd met computersimulaties, het door Yale geleide team reproduceerde de omstandigheden in de buitenste kern. Ze toonden twee verschillende, gesmolten vloeistoflagen:een zuurstofarme, ijzer-silicium vloeistof en een ijzer-silicium-zuurstof vloeistof. Omdat de ijzer-silicium-zuurstoflaag minder dicht is, het stijgt naar de top, vorming van een zuurstofrijke vloeistoflaag.

"Onze studie presenteert de eerste waarneming van niet-mengbare gesmolten metaallegeringen onder zulke extreme omstandigheden, erop wijzend dat onmengbaarheid in metallische smelten veel voorkomt bij hoge drukken, " zei Leen.

De onderzoekers zeiden dat de bevindingen een nieuwe variabele toevoegen voor het begrijpen van de omstandigheden van de vroege aarde, evenals hoe wetenschappers veranderingen in het magnetisch veld van de aarde door de geschiedenis heen interpreteren.

Andere auteurs van de studie zijn Jie Deng van Yale en Bijaya Karki van Louisiana State University.