Недра Земли охлаждаются быстрее, чем ожидалось

Недра Земли охлаждаются быстрее, чем ученые считали.

Таким образом, внутреннее тепло Земли может рассеяться раньше, чем считалось. Это установили исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, сообщает пресс-служба вуза.

Фактически, история Земли как планеты — это история ее охлаждения:

• 4,5 млрд лет назад на поверхности молодой Земли царили экстремальные температуры и ее покрывал глубокий океан магмы;
• в течение миллионов лет поверхность планеты охлаждалась, образуя хрупкую кору;
• огромная тепловая энергия, исходящая из недр Земли, привела в движение динамические процессы, такие как мантийная конвекция, тектоника плит и вулканизм.

До сих пор без ответа остаются вопросы о том, как быстро охлаждалась Земля и сколько времени может потребоваться, чтобы это постоянное охлаждение остановило эти процессы, вызванные тепловой энергией.

Одним из возможных ответов может служить теплопроводность минералов, образующих границу между ядром Земли и мантией.

Этот пограничный слой важен, поскольку именно здесь вязкая порода мантии Земли напрямую контактирует с горячим железо-никелевым расплавом внешнего ядра планеты, — отмечается в статье.

Пограничный слой образован преимущественно минералом бриджманитом. Однако исследователям было трудно оценить, сколько тепла этот минерал проводит из ядра Земли в мантию, поскольку экспериментальная проверка очень сложна.

Поэтому ученым пришлось разработать сложную измерительную систему, позволяющую измерять теплопроводность бриджманита в лаборатории, в 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 система измерений позволяет показать, что теплопроводность бриджманита примерно в 1,5 раза выше, чем предполагали, — подчеркивают исследователи.

Это свидетельствует, что тепловой поток от ядра в мантию тоже выше, чем считалось ранее. Больший тепловой поток, в свою очередь, увеличивает мантийную конвекцию и ускоряет охлаждение Земли.

Это может привести к тому, что тектоника плит, поддерживаемая конвективными движениями мантии, замедляется быстрее, чем ожидали исследователи, исходя из предыдущих значений теплопроводности, — подчеркивается в статье.

Ученые также установили, что быстрое охлаждение мантии изменит стабильные минеральные фазы на границе:

• при охлаждении бриджманит превращается в минерал постперовскит;
• но как только постперовскит появится на границе ядро-мантия и станет доминировать, 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, такие как Меркурий и Марс, охлаждается и становится неактивной гораздо быстрее, чем ожидалось, — подчеркивают исследователи.

Однако ученые добавляют, что они еще недостаточно знают о процессах внутри Земли, чтобы сказать, сколько времени понадобится для охлаждения недр планеты.