16 май 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Вътрешността на Земята се охлажда по-бързо от очакваното

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 18 януари 2022 в 00:01 144790
Структура на Земята. Кредит: Wikimedia Commons

Швейцарски изследователи са демонстрирали в лабораторията как минерал, обичаен за границата между ядрото на Земята и мантията, провежда топлина.

Това ги кара да предположат, че топлината на Земята може да се разсее по-рано, отколкото се смяташе досега.

Това означава, че тогава ще спре движението на тектоничните плочи, ще спрат да изригват вулканите, т.е. нашата планета ще бъде "мъртва" подобно на Марс или Меркурий.

Еволюцията на нашата планета е историята на нейното охлаждане: преди 4,5 милиарда години на повърхността на младата Земя са преобладавали екстремни температури и тя е била покрита от дълбок океан от магма. В продължение на милиони години повърхността на планетата се охлажда, за да образува крехка кора. Но огромната топлинна енергия, излъчвана от вътрешността на Земята, задвижва динамични процеси, като конвекция на мантията, тектоника на плочите и вулканизъм.

Все още без отговор обаче остават въпросите колко бързо се е охладила Земята и след колко време продължаващото охлаждане ще спре гореспоменатите процеси, задвижвани от топлината.

Един възможен отговор може да се крие в топлопроводимостта на минералите, които образуват границата между земното ядро ​​и мантията.

Този граничен слой е от значение, защото именно тук вискозната скала на земната мантия е в пряк контакт с горещата желязо-никелова стопилка на външното ядро ​​на планетата.

Температурният градиент между двата слоя е много стръмен, така че тук има потенциално много топлина. Граничният слой се образува главно от минерала бриджманит.

Изследователите обаче имат трудности да преценят колко топлина отвежда този минерал от ядрото на Земята към мантията, тъй като експерименталната проверка е много трудна.

Сега професорът от ETH Цюрих Мотохико Мураками (Motohiko Murakami) и неговите колеги от Института Карнеги разработват сложна измервателна система, която им позволява да измерват топлопроводимостта на бриджманит в лаборатория, при условията на налягане и температура, които преобладават във вътрешността на Земята. За измерванията те използват наскоро разработена система за измерване на оптична абсорбция в диамантен блок, нагряван с импулсен лазер.

„Тази измервателна система ни позволява да покажем, че топлопроводимостта на минерала бриджманит е около 1,5 пъти по-висока от предполагаемата“, отбелязва Мураками.

Това предполага, че топлинният поток от ядрото към мантията също е по-висок, отколкото се смяташе преди. По-големият топлинен поток от своя страна увеличава мантийната конвекция и ускорява охлаждането на Земята. Това може да накара тектониката на плочите, която се поддържа от конвективните движения на мантията, да се забави повече, отколкото са очаквали досега изследователите въз основа на предишни стойности на топлопроводимост.

Измервателно устройство за определяне на топлопроводимостта на бриджманит при високо налягане и екстремна температура. Кредит: Murakami M et al, DOI: 10.1016/j.epsl.2021.117329

Мураками и неговите колеги също така показват, че бързото охлаждане на мантията ще промени стабилните минерални фази на границата на ядрото и мантията. Когато се охлади, бриджманитът се превръща в минерал постперовскит. Но веднага щом постперовскитът се появи на границата на ядрото и мантията и започне да доминира, охлаждането на мантията наистина може да се ускори още повече, смятат изследователите, тъй като този минерал провежда топлина още по-ефективно от бриджманита.

Голяма част от мантията на планетата е изградена от минерал, наречен оливин, който е лъскав и зелен. На около 400 км надолу налягането кара атомите на оливина да се пренаредят в различна структура, синкав минерал, наречен уадслиит. Още 100 км по-дълбоко, уадслиитът отново се пренарежда в рингудит. Накрая, на около 680 км дълбоко в мантията, рингудитът се разпада на два минерала, бриджманит (силикатен перовскит) и периклаз. Бриджманит - магнезиев железен силикат (Mg,Fe)SiO 3 , който кристализира в перовскитно-аналогова структура


"Нашите резултати биха могли да ни дадат нова перспектива за еволюцията на динамиката на Земята. Те предполагат, че Земята, подобно на другите скалисти планети Меркурий и Марс, се охлажда и става неактивна много по-бързо от очакваното", обяснява Мураками.

Той обаче не може да каже колко време ще е нужно например конвекционните течения в мантията да спрат.

„Все още не знаем достатъчно за тези видове събития, за да определим времето им.“

За да стане това, първо са необходими повече знания на това как работи конвекцията на мантия в пространствено и времево отношение. Освен това учените трябва да изяснят как разпадането на радиоактивните елементи във вътрешността на Земята – един от основните източници на топлина – влияе върху динамиката на мантията.

Справка: Motohiko Murakami et al, Radiative thermal conductivity of single-crystal bridgmanite at the core-mantle boundary with implications for thermal evolution of the Earth, Earth and Planetary Science Letters (2021). DOI: 10.1016/j.epsl.2021.117329

Източник: Earth's interior is cooling faster than expected, Peter Rüegg, ETH Zurich


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.