Бриджманит - наиболее распространенный минерал на границе ядра и мантии Земли. Исследователи из ETH Zürich смогли изучить его тепловые свойства в лаборатории. Они сжали кристалл между двумя алмазами и нагрели его лазером. Команда обнаружила, что бриджманит проводит тепло в 1,5 раза лучше, чем предполагалось.
Это означает, что тектоника плит под воздействием тепла замедляется быстрее, чем ожидалось. Однако в настоящее время остается неясным, насколько быстро произойдет это охлаждение. Исследование показало, что внутренняя часть Земли остывает быстрее, чем ожидалось, а это означает, что наша планета станет неактивной, как Меркурий и Марс, раньше, чем предполагалось, пишет dailymail.co.uk.
Исследователи из ETH Zürich изучили термические свойства бриджманита , основного минерала, образующего границу между мантией Земли и внешним ядром. Теплопроводность этого пограничного слоя определяет, сколько энергии может перетекать из расплавленного железоникелевого ядра в гораздо более холодную и вязкую мантию над ним.
Используя лазер на прессе с алмазными наковальнями для моделирования граничных условий между ядром и мантией, команда обнаружила, что бриджманит проводит тепло в 1,5 раза лучше, чем предполагалось. Это, вероятно, будет означать, что тектоника плит, которая зависит от тепловой конвекции в мантии, замедлится быстрее, чем считалось ранее.
Однако остается неясным, сколько именно времени займет этот процесс. Исследование было проведено ученым Мотохико Мураками из ETH Zürich и его международной командой коллег. «Наши результаты могут дать нам новый взгляд на эволюцию динамики Земли», — объясняет профессор Мураками. «Они предполагают, что Земля, как и другие твердые планеты Меркурий и Марс, остывает и становится неактивной гораздо быстрее, чем ожидалось».
Оценка того, сколько тепла бриджманит может передать от ядра к мантии, долгое время была сложной задачей, потому что экспериментально проверить теплопроводность минерала в таких экстремальных условиях чрезвычайно сложно.
В своем исследовании команда использовала систему измерения «оптического поглощения», в которой монокристалл бриджманита был сжат в ячейке с алмазной наковальней, нагревался одним лазером, а затем исследовался другим.
«Эта измерительная система позволила нам показать, что теплопроводность бриджманита примерно в 1,5 раза выше, чем предполагалось», — пояснил профессор Мураками.
В более широком смысле это означает, что скорость, с которой тепло уходит из ядра в мантию, также будет выше, чем предполагалось ранее, что приведет к усилению конвекции материала внутри мантии и более быстрому охлаждению Земли.
Исследователи обнаружили, что эта скорость охлаждения может даже увеличиться в будущем.
Это связано с тем, что, когда граница ядро-мантия охлаждается выше определенной точки, минеральная фаза, стабильная на этой границе, изменится с бриджманита на постперовскит, который проводит тепло даже более эффективно, чем бриджманит.
Однако остается неясным, сколько времени потребуется, чтобы условные течения внутри мантии прекратились.
«Мы до сих пор недостаточно знаем об этих видах событий, чтобы определить их время», — сказал профессор Мураками, отметив, что сначала нам нужно лучше понять, как мантийная конвекция работает как в пространстве, так и во времени.
Наряду с этим, добавил ученый-землянин, нам также необходимо определить, как на динамику мантии влияет распад радиоактивных элементов в ядре, которое является одним из основных источников внутреннего тепла Земли.
Полные результаты исследования были опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters .
