행성의 뜨거운 내부는 눈이 있을 것으로 예상되는 곳이 아니지만, 과학자들은 지구의 핵에 "철의 눈"이 있을 것으로 의심하고 있습니다. 이제 새로운 연구는 실험실에서 이러한 역학을 시뮬레이션하고 철 눈이 일부 행성의 자기장을 켜고 끌 수 있음을 발견했습니다.
수천 킬로미터에 달하는 암석이 우리와 지구의 핵심을 분리하고 있어 그 아래에서 무슨 일이 일어나고 있는지 진정으로 이해하기 어렵습니다. 이를 알아내기 위해 과학자들은 지진파가 다양한 지층을 통해 어떻게 이동하는지 연구했습니다. 지진파 속도의 변화는 다양한 지층이 무엇으로 구성되어 있는지에 대한 단서를 드러냅니다.
이 연구는 내부 코어와 외부 코어 사이의 경계면에서 몇 가지 이상 현상을 강조합니다. 2019년에 과학자 팀은 철이 맨틀 경계 근처에서 결정화되어 눈처럼 핵에 침전될 수 있다는 이상한 관찰에 대한 설명을 제안했습니다.
새로운 연구에서 프랑스 과학자들은 행성 내부에서 무슨 일이 일어날 수 있는지 이해하기 위해 철눈이 형성되고 흐르는 방식에 대한 물리학을 모방하는 실험실 실험을 만들었습니다. 실험은 일반 '철눈'을 아래에서 위로 냉각되는 물병으로 대체하고 얼음 결정이 달라붙는 것을 방지하기 위해 바닥에 소금물 층을 추가했습니다.
연구팀은 아래쪽 물이 냉각되면서 얼음 결정이 형성되었다가 위쪽으로 떠서 탱크 위의 따뜻한 물에 도달하면 녹는다는 사실을 발견했습니다. 이 과정에 의해 휘저어진 물의 흐름은 결국 밑에 있는 물을 따뜻하게 하여 일시적으로 새로운 얼음 결정의 형성을 방지합니다. 이로 인해 흐름이 느려지고 바닥의 물이 식게 되었으며 곧 새로운 결정이 형성되고 과정이 다시 시작되었습니다. 전체 주기는 약 23.3분 동안 지속되었습니다.
유사한 주기가 행성 내부에서도 발생할 수 있지만 훨씬 더 큰 규모로 발생할 수 있다고 팀은 말했습니다. 이것은 녹은 철의 내부 유체 흐름을 자극하고 흥미로운 부작용을 가져올 것입니다. 행성의 자기장의 강도가 너무 많이 변동하여 주기적인 간격으로 나타나고 사라질 것입니다.
이것은 분명히 강한 자기장을 가진 지구에서는 일어나지 않을 것이지만, 수성이나 목성의 달 가니메데와 같이 자기장이 약한 물체에서는 일어날 수 있습니다. 답변해야 할 질문이 더 많지만 그럼에도 불구하고 이는 흥미로운 아이디어입니다.
이번 연구는 지구물리학 연구 레터스(Geophysical Research Letters) 저널에 게재되었습니다.