Viimeisimpien arvioiden mukaan maapallon kiinteä sisäydin alkoi muodostua puolen miljardin ja miljardin vuoden välillä. Uudet mittauksemme ikivanhoista kivistä niiden jäähtyessä magmasta ovat kuitenkin osoittaneet, että se on itse asiassa saattanut alkaa muodostua yli puoli miljardia vuotta aikaisemmin.

Vaikka tämä on vielä suhteellisen myöhäistä maapallon neljän ja puolen miljardin vuoden historiassa, siitä seuraa, että maapallon syvällä oleva sisus ei ehkä ole ollut niin kuuma syvällä menneisyydessä kuin jotkut ovat väittäneet. Tämä tarkoittaa, että ydin siirtää lämpöä pintaan hitaammin kuin aiemmin on luultu, ja on epätodennäköisempää, että sillä olisi ollut suuri rooli maapallon pinnan muokkaamisessa tektonisten liikkeiden ja tulivuorten kautta.

Juuri sen jälkeen, kun maapallo muodostui törmäyksistä valtavassa materiaalipilvessä, joka muodosti myös auringon, se oli sulaa. Tämä johtui muodostumisprosessin synnyttämästä lämmöstä ja siitä, että se törmäsi jatkuvasti muihin kappaleisiin. Mutta jonkin ajan kuluttua, kun pommitukset hidastuivat, uloin kerros jäähtyi muodostaen kiinteän kuoren.

Maailman sisäinen ydin on nykyään Pluton kokoinen kiinteän raudan pallo planeettamme keskipisteessä, jota ympäröi ulkoinen ydin, joka on sulaa rautaa, joka on seostettu johonkin toistaiseksi tuntemattomaan kevyempään alkuaineeseen. Huolimatta siitä, että Maa on kuumimmillaan keskipisteessään (noin 6 000 °C), nestemäinen rauta jäätyy kiinteäksi, koska siellä vallitsee erittäin korkea paine. Kun Maa jatkaa jäähtymistään, sisempi ydin kasvaa noin 1 mm:n vuosivauhdilla tämän jäätymisprosessin ansiosta.

Kun tiedämme ajankohdan, jolloin Maan keskusta jäähtyi riittävästi jäätyäkseen ensimmäisen kerran rautaa, saamme perustavanlaatuisen vertailupisteen koko planeetan lämpöhistoriaa varten.

Maailman magneettikenttä syntyy sähköä johtavan sulan raudan liikkeestä ulkoytimessä. Tämän liikkeen synnyttävät kevyet alkuaineet, jotka vapautuvat sisemmän ytimen rajalla sen kasvaessa. Siksi aika, jolloin rauta jäätyi ensimmäisen kerran, edustaa myös ajankohtaa, jolloin ulkoydin sai voimakkaan lisävoimanlähteen.

Tämän magneettikentän voimistumisen – koko historian suurimman pitkäaikaisen voimistumisen – allekirjoitus on se, jonka uskomme havainneemme magneettisista tallenteista, jotka on saatu talteen tuolloin muodostuneista magneettisista kivistä. Näissä kivissä olevat magneettiset hiukkaset ”lukkiutuvat” Maan magneettikentän ominaisuuksiin siinä vaiheessa ja siinä paikassa, kun ne jäähtyvät magmasta.

Signaali voidaan sitten palauttaa laboratoriossa mittaamalla, miten kiven magnetoituminen muuttuu sen lämmetessä vähitellen kontrolloidussa magneettikentässä. Tämän signaalin metsästäminen ei ole uusi ajatus, mutta se on vasta nyt tullut toteuttamiskelpoiseksi – tämä on seurausta siitä, että käytettävissä on yhä enemmän mittausdataa ja uusia lähestymistapoja sen analysoimiseksi.

Maailma on ylläpitänyt magneettikenttää suurimman osan historiastaan ”dynamoprosessin” avulla. Tämä on periaatteessa samanlainen kuin kelattava radio tai polkupyörällä toimiva hehkulamppu siinä mielessä, että mekaaninen energia muunnetaan sähkömagneettiseksi energiaksi. Ennen kuin sisäydin alkoi jähmettyä, tämän ”geodynamon” uskotaan saaneen voimansa toisesta täysin erilaisesta ja tehottomasta ”lämpökonvektioprosessista”.

Kun rauta alkoi jäätyä pois nesteestä ytimen pohjalla, loppuosa muuttui vähemmän tiheäksi, mikä tarjosi ylimääräisen kelluvuuden lähteen ja johti paljon tehokkaampaan ”koostumukselliseen konvektioon”. Tuloksemme viittaavat siihen, että tämä tehokkuuden säästö tapahtui aikaisemmin maapallon historiassa kuin aiemmin on luultu, mikä tarkoittaa, että magneettikenttää olisi voitu ylläpitää pidempään vähemmällä kokonaisenergialla. Koska energia on enimmäkseen lämpöenergiaa, tämä merkitsee sitä, että ydin kokonaisuudessaan on todennäköisesti viileämpi kuin se olisi ollut, jos sisäosa olisi muodostunut myöhemmin.

Lämpö ja laattatektoniikka

Jäähdytetympi ydin merkitsee vähäisempää lämpövirtaa ytimen ja vaipan rajan yli. Tämä on tärkeää kaikkien geotieteiden kannalta, koska se voi olla yksi tekijä, joka saa tektoniset lautaset liikkumaan, ja se on myös maapallon pinnalla tapahtuvan plume-vulkanismin lähde. Tiedämme, että nämä prosessit ovat seurausta vaipan konvektiosta, joka johtuu viime kädessä siitä, että lämpö virtaa ulos planeetalta nopeudella, jota voimme mitata melko tarkasti. Se, mitä emme vielä tiedä, on se, kuinka suuri osa tästä Maan pinnalla haihtuvasta lämmöstä on peräisin vaipasta ja kuinka suuri osa ytimestä.

Ytimestä tulevan lämpenemisen ajatellaan tuottavan juuri ytimen ja manttelin rajan yläpuolelta ylöspäin nousevia plummeja, jotka saattavat osaltaan ohjata manttelin sisäistä virtausta. Löydöksemme viittaavat siihen, että ytimen osuus pintalämpövirtauksesta on pienempi kuin muissa tutkimuksissa annetaan ymmärtää ja että valtamerissä tapahtuva subduktio, kun yksi tektoninen mannerlaatta painuu toisen alta alas vaippaan, on paljon tärkeämpi tekijä vaipan konvention liikkeellepanemisessa kuin ytimestä nouseva lämpö.

Keskustelu sisemmän ytimen iästä ja siitä johtuvasta Maapallon lämpökehityksestä ei ole vielä päättynyt. Tarvitaan lisää paleomagneettisia tietoja, jotta voidaan vahvistaa, että havaitsemamme magneettikentän voimakkuuden jyrkkä nousu on todella planeetan historian suurin. Lisäksi mallintamalla on tarkistettava, olisiko jokin muu tapahtuma voinut synnyttää magneettisen kentän voimistumisen tällä hetkellä.

Nykytilanteessa teorian ja havaintojen yhdistelmä kuitenkin viittaa siihen, että maapallo oli kaksi kolmasosaa nykyisestä iästään ennen kuin sille alkoi kasvaa sisäydin – mikä tarkoittaa, että maantieteilijät saattavat joutua tarkistamaan käsitystään planeetan historiasta.