Земля сформировалась примерно 4,5 миллиарда лет назад. С тех пор недра медленно остывают.
В то время как температура поверхности и атмосферы колеблется в течение тысячелетий (и да, эти внешние температуры в настоящее время повышаются), расплавленная внутренняя часть — бьющееся сердце нашей планеты — все это время охлаждается.
Это не метафора. Вращающееся, конвекционное динамо глубоко внутри Земли создает огромное магнитное поле, невидимую структуру, которая, по мнению ученых, защищает наш мир и позволяет жизни процветать. Кроме того, считается, что мантийная конвекция, тектоническая активность и вулканизм помогают поддерживать жизнь за счет стабилизации глобальных температур и углеродного цикла.
Поскольку внутренняя часть Земли все еще остывает и будет продолжать охлаждаться, это означает, что в конечном итоге она затвердеет, и геологическая активность прекратится, что, возможно, превратит Землю в голую скалу, подобную Марсу или Меркурию. Новое исследование показало, что это может произойти раньше, чем считалось ранее.
Ключом может быть минерал на границе между внешним железно-никелевым ядром Земли и расплавленной жидкой нижней мантией над ним. Этот пограничный минерал называется бриджманитом, и от того, насколько быстро он проводит тепло, будет зависеть, как быстро тепло просачивается через ядро в мантию.
Определить эту скорость не так просто, как проверить проводимость бриджманита в окружающих атмосферных условиях. Теплопроводность может варьироваться в зависимости от давления и температуры, которые сильно различаются в глубине нашей планеты.
Чтобы преодолеть эту трудность, группа ученых под руководством планетолога Мотохико Мураками из ETH Zurich в Швейцарии облучила монокристалл бриджманита импульсными лазерами, одновременно увеличив его температуру до 2440 Кельвинов и давление до 80 гигапаскалей, что близко к условиям в нижней мантии – до 2630 кельвинов и 127 гигапаскалей давления.
«Эта измерительная система позволила нам показать, что теплопроводность бриджманита примерно в 1,5 раза выше, чем предполагалось», — сказал Мураками.
В свою очередь, это означает, что поток тепла от ядра к мантии выше, чем мы думали, и, следовательно, скорость, с которой остывает недра Земли, выше, чем мы думали.
И этот процесс может ускориться. При охлаждении бриджманит превращается в другой минерал, называемый постперовскитом, который обладает еще большей теплопроводностью и, следовательно, увеличивает скорость потери тепла из ядра в мантию.
Что касается именно того, насколько быстрее, это неизвестно. Охлаждение всей планеты — это не то, что мы очень хорошо понимаем. Марс остывает немного быстрее, потому что он значительно меньше Земли, но есть и другие факторы, которые могут играть роль в том, насколько быстро остывает недра планеты.
Например, при распаде радиоактивных элементов может выделяться тепло, достаточное для поддержания вулканической активности. Такие элементы являются одним из основных источников тепла в мантии Земли, но их вклад недостаточно изучен.
«Мы до сих пор недостаточно знаем о подобных событиях, чтобы определить их влияние», — сказал Мураками.
Исследование команды было опубликовано в Earth and Planetary Science Letters.
В жизни мало что можно сказать наверняка. Но кажется весьма вероятным, что люди будут исследовать…
Камни, исследованные марсоходом Curiosity на дне древнего, давно высохшего озера на Марсе, выявили условия, которые,…
Подключение пятого поколения или «5G» для сотовых технологий стало стандартом для сетей всего около пяти…
Каждую секунду через вас проходит около триллиона крошечных частиц, называемых нейтрино. Созданные во время Большого…
На ночной стороне экзопланеты Астролабос всегда темно и бурно.Там, в постоянной тени, обращенной в сторону…
Вы видели Солнце, но никогда не видели его таким. Этот единственный кадр из видео, снятого…