A Föld mágneses terét elsősorban a nagyrészt vasból álló belső mag folyékony részének dinamóhatása hozza létre. Csupán a vassal azonban ezt a hatást nem lehet megmagyarázni, szükséges hozzá a 20 százaléknyi nikkel is - állapították meg würzburgi és bécsi fizikusok szimulációk segítségével, kutatásukat a Nature Communications című szaklap friss száma ismertette. A mintegy 7000 kilométer átmérőjű földmag alkotja a Föld fémes belsejét. Nagyjából akkora, mint a Hold és olyan forró, mint a Nap felszíne. Nyomása több száz gigapascal, ami ahhoz hasonlítható, mintha több mozdony egyetlen négyzetmilliméteren fejtene ki nyomást. 

– Ilyen körülmények között az anyagok egészen másképp viselkedhetnek, mint amit megszoktunk. Nehéz ilyet laboratóriumban előállítani, de bonyolult szimulációval ki tudjuk számítani, hogy viselkednek a földmag fémjei a kvantummechanika szintjén – idézte a Science Daily Karsten Heldet, a Bécsi Műszaki Egyetem kutatóját, a tanulmány egyik szerzőjét.

A földmag hőjének utat kell találnia fölfelé: a forró anyag a bolygó felsőbb rétegei felé szállva úgynevezett konvekciós áramlatokat kelt. Ugyanekkor a Föld forgása is nagy erőt hoz létre, az úgynevezett Coriolis-erőt és a két erő együtt a forró anyag bonyolult, spirális áramlását kelti. – Ha egy ilyen áramlásrendszerben elektromos áram keletkezik, az mágneses teret hozhat létre, amely tovább erősíti az elektromosságot és így tovább, míg végül a mágneses erő olyan nagy lesz, hogy a Föld felszínén is mérni tudjuk – magyarázta Alessandro Toschi, a tanulmány egy másik szerzője, szintén a Bécsi Műszaki Egyetem kutatója. Eddig azonban nem volt tisztázott, miért jönnek létre egyáltalán a Föld magjában a konvekciós áramlatok. A vas ugyanis jó hővezető, ez a képessége nagy nyomás hatására még jobb lesz.

– Ha a földmag kizárólag vasból állna, az elektronok a vasban viszonylag szabadon mozognak, így a meleget elszállítanák a magból egyedül is, nem lenne szükség a konvekciós áramlatokra. Ha így lenne, a Földnek nem lenne mágneses tere – mondta Karsten Held. A földmag nikkelének eddig nem tulajdonítottak különösebb jelentőséget. – A nikkel nagy nyomás alatt másképp viselkedik, mint a vas, jóval gyakoribb benne az úgynevezett elektronszóródás, mint a vasban, ebből következik, hogy a nikkel és így a földmag hővezető képessége is sokkal gyengébb, mint a vasé – magyarázta Toschi.    

A nikkel nagy aránya miatt a forró mag hője nem tudna a földfelszín felé mozogni, ha csak az elektronok mozgására lenne utalva. Ennek eredménye, hogy konvekciós áramlatok jönnek létre, melyek végül a Föld mágnesességét létrehozzák – írták a kutatók.