19 августа, 2022

zhukvesti

Находите все последние статьи и смотрите телешоу, репортажи и подкасты, связанные с Россией.

Недра Земли остывают быстрее, чем ожидалось

Измерительный прибор для определения теплопроводности бриджманита при высоком давлении и максимальной температуре. Авторы и права: Мураками М. и др., DOI: 10.1016/j.epsl.2021.117329

Исследователи из ETH Zurich в лаборатории продемонстрировали, насколько хорошо обычный металл на границе между ядром Земли и мантией проводит тепло. Это заставляет их подозревать, что тепло Земли может рассеиваться раньше, чем считалось ранее.


Эволюция планеты Земля — это история кулера: 4,5 миллиарда лет назад, экстремальные температуры Он преобладал на поверхности молодой земли и был покрыт 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 извержение вулканов.

Однако вопросы о том, как быстро Земля будет остывать и сколько времени может понадобиться для того, чтобы это непрерывное охлаждение остановило вышеуказанные тепловые процессы, остаются без ответа.

Один из возможных ответов может заключаться в теплопроводности минералов, образующих границу между ядром Земли и мантией.

Этот пограничный слой актуален, потому что именно здесь липкие породы мантии Земли находятся в прямом контакте с горячим расплавом железа и никеля во внешнем ядре планеты. в температурный градиент Между двумя слоями довольно крутой склон, поэтому здесь, вероятно, будет проходить много тепла. Пограничный слой в основном состоит из минерала бриджманита. Однако исследователям трудно оценить, сколько тепла этот минерал передает из ядра Земли в мантию, потому что экспериментальная проверка очень сложна.

Теперь профессор ETH Мотохико Мураками и его коллеги из Научного института Карнеги разработали сложную измерительную систему, которая позволяет им измерять теплопроводность бриджманита в лаборатории в условиях давления и температуры, преобладающих внутри Земли. Для измерений они использовали недавно разработанную систему измерения оптической плотности в алмазном блоке с импульсным лазерным нагревом.

«Эта измерительная система позволяет нам показать, что теплопроводность бриджманита примерно в 1,5 раза выше, чем предполагалось», — говорит Мураками. Это указывает на то, что поток тепла от ядра к мантии также выше, чем считалось ранее. Больший поток тепла, в свою очередь, увеличивает конвекцию в мантии и ускоряет охлаждение Земли. Это может вызвать тектонические плиты, который продолжается за счет конвективных движений в мантии, замедляется быстрее, чем ожидали исследователи, основываясь на предыдущих значениях теплопроводности.

Мураками и его коллеги также показали, что быстрое охлаждение мантии изменит стабильные минеральные фазы на границе ядра и мантии. При охлаждении бриджманит превращается в минерал постперовскит. Но как только постперовскит появляется на границе ядра и мантии и начинает доминировать, охлаждение мантии может фактически ускориться, считают исследователи, потому что этот минерал проводит тепло более эффективно, чем бриджманит.

«Наши результаты могут дать нам новый взгляд на эволюцию динамики Земли. Они показывают, что Земля, как и другие твердые планеты Меркурий и Марс, остывает и становится неактивной гораздо быстрее, чем ожидалось», — объясняет Мураками.

Однако он не может сказать, сколько времени потребуется, например, для прекращения конвективных течений в мантии. Мы все еще недостаточно знаем об этих типах событий, чтобы определить их время. Для этого сначала требуется лучшее понимание того, как это сделать. беременная мантия Он работает пространственно и временно. Более того, ученым необходимо выяснить, как влияет на динамику распад радиоактивных элементов в недрах Земли — одного из основных источников тепла. плащ.


Особенности теплопередачи на дне земной мантии


Дополнительная информация:
Мотохико Мураками и др., Радиационная теплопроводность монокристаллического бриджманита на границе ядра и мантии с последствиями для геотермальной эволюции, Письма по науке о Земле и планетах (2021). DOI: 10.1016 / j.epsl.2021.117329

цитата: Недра Земли остывают быстрее, чем ожидалось (2022 г., 14 января). Получено 14 января 2022 г. с https://phys.org/news/2022-01-earth-interior-cooling-faster.html.

Этот документ защищен авторским правом. Несмотря на любые добросовестные отношения с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

READ  COVID-19 развивается и становится лучше передающимся воздушно-капельным путем