Надра Землі охолоджуються швидше, ніж очікувалося

Надра Землі охолоджуються швидше, ніж вчені вважали.

Таким чином, внутрішнє тепло Землі може розсіятися раніше, ніж вважалося. Це встановили дослідники з Швейцарська вища технічна школа Цюріха, повідомляє прес-служба вишу.

Фактично, історія Землі як планети — це історія її охолодження:

• 4,5 млрд років тому на поверхні молодої Землі панували екстремальні температури і її вкривав глибокий океан магми;
• протягом мільйонів років поверхня планети охолоджувалася, утворюючи крихку кору;
• величезна теплова енергія, що виходить з надр Землі, привела в рух динамічні процеси, такі як мантійна конвекція, тектоніка плит і вулканізм.

Досі без відповіді залишаються питання про те, як швидко охолоджувалася Земля і скільки часу може знадобитися, щоб це постійне охолодження зупинило вищезгадані процеси, викликані тепловою енергією.

Однією з можливих відповідей може бути теплопровідність мінералів, які утворюють кордон між ядром Землі та мантією.

Цей прикордонний шар є важливим, оскільки саме тут в’язка порода мантії Землі безпосередньо контактує з гарячим залізо-нікелевим розплавом зовнішнього ядра планети, — зазначається в статті.

Прикордонний шар утворений переважно мінералом бриджманітом. Проте дослідникам було важко оцінити, скільки тепла цей мінерал проводить із ядра Землі в мантію, оскільки експериментальна перевірка є дуже складною.

Тож ученим довелося розробити складну вимірювальну систему, яка дозволяє вимірювати теплопровідність бриджманіту в лабораторії, в умовах тиску та температури, що переважають усередині Землі.

Для вимірювань вони використовували нещодавно розроблену систему вимірювання оптичного поглинання в алмазному блоці, що нагрівається імпульсним лазером.

Ця система вимірювань дозволяє показати, що теплопровідність бриджманіту приблизно в 1,5 рази вища, ніж припускали, — наголошують дослідники.

Це свідчить, що тепловий потік від ядра в мантію також вищий, ніж вважалося раніше. Більший тепловий потік, у свою чергу, збільшує мантійну конвекцію і прискорює охолодження Землі.

Це може призвести до того, що тектоніка плит, яка підтримується конвективними рухами мантії, сповільнюється швидше, ніж очікували дослідники, виходячи з попередніх значень теплопровідності, — наголошується в статті.

Учені також встановили, що швидке охолодження мантії змінить стабільні мінеральні фази на кордоні ядро-мантія:

• при охолодженні бриджманіт перетворюється на мінерал постперовскіт;
• але як тільки постперовскіт з’явиться на межі ядро-мантія і почине домінувати, охолодження мантії може прискоритися ще більше, оскільки цей мінерал проводить тепло навіть ефективніше, ніж бриджманіт.

Наші результати можуть дати нам новий погляд на еволюцію динаміки Землі. Вони припускають, що Земля, як і інші скелясті планети, такі як Меркурій і Марс, охолоджується і стає неактивною набагато швидше, ніж очікувалося, — наголошують дослідники.

Проте вчені додають, що вони ще знають недостатньо про процеси всередині Землі, щоб сказати, скільки часу знадобиться для охолодження надр планети.