26 de tone, un diametru de 6 metri, 3 metri inaltime… Un Pamant in miniatura conceput de fizicienii de la Universitatea din Maryland Sett, in scopul de a elucida unul dintre cele mai mari mistere ale planetei noastre: originea campului sau magnetic. O planeta care se comporta ca un imens magnet, fortand acele busolelor sa indice nordul. Numai ca in interiorul Pamantului acest magnet urias nu exista. Geografii si-au format o parere in legatura cu acest mister. Ei presupun ca campul magnetic terestru se naste in nucleul extern: un strat de fier topit care se agita la mii de kilometri adancime.
Asemenea altor materiale conducatoare, fierul e plin de electroni, particule elementare purtatoare de sarcina electrica. E suficient sa agiti fierul lichid pentru ca electronii sa oscileze, generand curenti electrici. In timp ce se deplaseaza, electronii lasa o urma in trecerea lor, asemenea unei nave in urma careia se produc valuri in siaj. In cazul electronilor, aceste valuri sunt… campul magnetic!
Inima planetei? Un infern!
Forma pe care o ia acest camp depinde de electronii care se deplaseaza. In jurul firelor electrice parcurse de un curent, aceasta problema nu exista. Electronii sunt canalizati, deplasandu-se cu totii in acelasi sens, campul magnetic fiind usor detectabil. Nu acelasi lucru se intampla intr-un metal topit, unde electronii se deplaseaza in toate directiile.
De mai multa vreme, cercetatorii americani au agitat lichide conducatoare in toate sensurile fara sa reuseasca sa creeze camp magnetic. Prima oara au reusit in 2006 cand au agitat haotic, intr-un cilindru, sodiu topit. Si a mers! Cercetatorii considera ca acest lucru e posibil si cu fierul din nucleul terestru. Ceea ce trebuie insa dovedit. Pentru a patrunde secretul geomagnetismului, ar fi ideal sa se foreze Pamantul in adancime, lucru imposibil. Fierul se deplaseaza intre 3000 si 5200 km adancime. Acest strat lichid scalda adevarata inima a Pamantului, cu un diametru de 2400 km, compusa in cea mai mare parte din fier. Daca am putea introduce un termometru in apropiere de acest nucleu, acesta ar afisa cateva mii de grade C. In conditii de presiune, care e de milioane de ori mai mare decat cele cunoscute pe Pamant.
Un model redus… din ce in ce mai mare
„Imitand, atat cat a fost posibil, geometria si compozitia nucleului, am putea fi in masura sa recream acest camp magnetic si sa-l examinam de aproape”, spune Daniel Lathrop, seful echipei americane, care a facut incercari de acest gen de un deceniu. Din pacate, ratate. La inceput a construit o mica „farfurie zburatoare” metalica umpluta cu metal topit. A rotit-o dar nici un camp magnetic nu a aparut. A construit apoi o sfera cu un diametru de 30 de centimetri, urmand aceeasi reteta. Nici un semn de camp magnetic. A construit o alta sfera, de doua ori mai mare. Nici un rezultat!
Metal si caldura
Nu s-a descurajat. S-a gandit la o sfera mai mare. Mult mai mare. Pentru a patra oara, ambitiosul cercetator se arunca in provocatoarea aventura stiintifica. Cu aceasta sfera din inox, avand un diametru de 6 metri. Echipa s-a concentrat asupra elementelor care joaca un rol important in formarea campului magnetic terestru. Mai intai, prezenta metalului topit. Nu s-au gandit la fier, care devine lichid la peste 1500ºC, ci la sodiu care se lichefiaza la aproximativ 100ºC. Forma „recipientului” si rotatia sa influenteaza direct miscarile metalului lichid si, deci, campul magnetic pe care acestea il produc (un fluid nu se misca in acelasi fel intr-un cub, de pilda, cand e agitat).
Ultima grija a cercetatorilor a fost aceea de a reproduce structura interna a nucleului. Centrul miniplanetei e ocupat de o sfera din cupru cu un diametru de 1 metru, acoperita cu aluminiu. Un element foarte important, intrucat acesta ar face sa se miste metalul topit. Nucleul extern lichid devine din ce in ce mai cald in partea de contact cu nucleul dur. Din cauza diferentei de temperatura, fierul topit din adancul Pamantului se misca continuu. Asa cum se intampla intr-un vas cu apa pus pe foc: apa se misca pentru ca e mai calda la baza (fenomenul de convectie).
Cercetatorii vor incerca sa puna in miscare metalul topit, racind si incalzind nucleul dur si sa simuleze o circulatie dezordonata a metalului, rotind la viteze diferite nucleul si coca din otel. Sodiul, prins in aceasta „capcana” se va agita turbulent. Deocamdata experienta a fost facuta cu… apa si nu cu sodiu, care e inflamabil. Peste cateva luni se va recurge insa la sodiu. Daca sistemul nu va functiona, conform asteptarilor, va fi construita o sfera mult mai mare. Pana atunci, sperantele vor pluti cu aripile deschise…
DORIN MARAN
Comentarii