Ученые выяснили, что недра Земли охлаждаются гораздо быстрее, чем ожидалось
Охлаждение Земли, возможно, происходит гораздо быстрее, чем предполагалось ранее. Такой вывод следует из лабораторного опыта по теплопроводности минерала, распространенного на границе между ядром Земли и мантией, проведенного учеными, 14 января сообщает Phys.org.
Эволюция Земли — это история ее охлаждения. 4,5 млрд лет назад на поверхности молодой Земли преобладали экстремальные температуры, и она была покрыта глубоким океаном магмы. За миллионы лет поверхность планеты остыла, образовав хрупкую кору. Однако огромная тепловая энергия, исходящая из недр Земли, приводит в движение динамические процессы, такие как мантийная конвекция, тектоника плит и вулканизм.
Однако до сих пор неизвестно, как быстро остывает Земля и сколько времени может потребоваться, чтобы это продолжающееся охлаждение остановило вышеупомянутые тепловые процессы. Один из возможных ответов может заключаться в теплопроводности минералов, образующих границу между ядром Земли и мантией.
Именно в этом слое вязкая порода мантии Земли находится в непосредственном контакте с горячим железоникелевым расплавом внешнего ядра планеты. Температурный градиент между двумя слоями очень крутой, поэтому здесь потенциально протекает много тепла.
Пограничный слой образован в основном из минерала бриджманита. Ученые из Научного института Карнеги разработали сложную измерительную систему, которая позволила им измерить теплопроводность бриджманита в лаборатории при условиях давления и температуры, которые преобладают внутри Земли.
Для измерений они использовали недавно разработанную систему измерения оптического поглощения в алмазном блоке, нагреваемом импульсным лазером. «Эта измерительная система позволила нам показать, что теплопроводность бриджманита примерно в 1,5 раза выше, чем предполагалось», — сказал профессор ETH Мотохико Мураками.
Это говорит о том, что тепловой поток из ядра в мантию также выше, чем считалось ранее. Больший тепловой поток, в свою очередь, увеличивает мантийную конвекцию и ускоряет охлаждение Земли. Это может привести к замедлению тектоники плит, которая поддерживается конвективными движениями мантии, быстрее, чем ожидали исследователи.
Ученые также показали, что быстрое охлаждение мантии приведет к изменению стабильных минеральных фаз на границе ядро-мантия. Когда он остывает, бриджманит превращается в минерал постперовскит. Но как только постперовскит появится на границе ядро-мантия и начнет доминировать, по оценкам исследователей, охлаждение мантии может ускориться еще больше, поскольку этот минерал проводит тепло даже эффективнее, чем бриджманит.
«Наши результаты могут дать нам новый взгляд на эволюцию динамики Земли. Они предполагают, что Земля, как и другие скалистые планеты Меркурий и Марс, охлаждается и становится неактивной гораздо быстрее, чем ожидалось», — объяснил Мураками.
Однако он не может сказать, сколько времени потребуется, например, для прекращения конвекционных течений в мантии. «Мы все еще недостаточно знаем о такого рода событиях, чтобы точно определить их время», — сказал Мураками.
