Genom att skapa förhållanden som liknar jordens mitt inne i en laboratoriekammare, forskare har förbättrat uppskattningen av åldern för vår planets fasta inre kärna, sätter den på 1 miljard till 1,3 miljarder år gammal.

Resultaten placerar kärnan i den yngre änden av ett åldersspektrum som vanligtvis sträcker sig från cirka 1,3 miljarder till 4,5 miljarder år, men de gör det också en hel del äldre än en ny uppskattning på bara 565 miljoner år.

Vad mer, experimenten och medföljande teorier hjälper till att fastställa storleken på hur kärnan leder värme, och energikällorna som driver planetens geodynamo - mekanismen som upprätthåller jordens magnetfält, som håller kompasserna pekande norrut och hjälper till att skydda livet från skadliga kosmiska strålar.

"Folk är verkligen nyfikna och glada över att veta om geodynamos ursprung, magnetfältets styrka, eftersom de alla bidrar till en planets beboelse, "sa Jung-Fu Lin, en professor vid University of Texas vid Austin's Jackson School of Geosciences som ledde forskningen.

Resultaten publicerades den 13 augusti i tidningen Fysiska granskningsbrev .

Jordens kärna består till största delen av järn, med den inre kärnan som är fast och den yttre kärnan är flytande. Järnets effektivitet vid överföring av värme genom ledning - känd som värmeledningsförmåga - är nyckeln till att bestämma ett antal andra attribut om kärnan, inklusive när den inre kärnan bildades.

Över åren, uppskattningar för kärnålder och konduktivitet har gått från mycket gamla och relativt låga, till mycket unga och relativt höga. Men dessa yngre uppskattningar har också skapat en paradox, där kärnan skulle behöva nå orealistiskt höga temperaturer för att behålla geodynamot i miljarder år innan den inre kärnan bildades.

Den nya forskningen löser den paradoxen genom att hitta en lösning som håller temperaturen i kärnan inom realistiska parametrar. Att hitta den lösningen berodde på att direkt mäta konduktiviteten för järn under kärnlika förhållanden - där trycket är större än 1 miljon atmosfär och temperaturer kan konkurrera med dem som finns på solens yta.

Forskarna uppnådde dessa villkor genom att pressa laseruppvärmda prover av järn mellan två diamantstäd. Det var ingen lätt grej. Det tog två år att få lämpliga resultat.

"Vi stötte på många problem och misslyckades flera gånger, vilket gjorde oss frustrerade, och vi gav nästan upp "sade medförfattaren Youjun Zhang i artikeln, docent vid Sichuan University i Kina. "Med de konstruktiva kommentarerna och uppmuntran av professor Jung-Fu Lin, äntligen löste vi det efter flera testkörningar. "

Den nyuppmätta konduktiviteten är 30% till 50% mindre än konduktiviteten hos den unga kärnans uppskattning, och det tyder på att geodynamo upprätthölls av två olika energikällor och mekanismer:termisk konvektion och kompositionskonvektion. Först upprätthölls geodynamo enbart genom termisk konvektion. Nu, varje mekanism spelar ungefär en lika viktig roll.

Lin sa att med denna förbättrade information om konduktivitet och värmeöverföring över tid, forskarna kunde göra en mer exakt uppskattning av den inre kärnans ålder.

"När du faktiskt vet hur mycket av det värmeflödet från den yttre kärnan till den nedre manteln, du kan faktiskt tänka på när kylde jorden tillräckligt till den inre kärnan börjar kristallisera, " han sa.

Denna reviderade ålder för den inre kärnan kan korrelera med en ökning av styrkan i jordens magnetfält som registreras av arrangemanget av magnetiska material i stenar som bildades runt denna tid. Tillsammans, bevisen tyder på att bildandet av den inre kärnan var en väsentlig del av att skapa dagens robusta magnetfält.