Το εσωτερικό της Γης ψύχεται πιο γρήγορα από το αναμενόμενο

Συσκευή μέτρησης για τον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας του μπριτζμανίτη σε υψηλή πίεση και ακραία θερμοκρασία. Πίστωση: Murakami M et al, DOI: 10.1016/j.epsl.2021.117329

Ερευνητές στο ETH της Ζυρίχης απέδειξαν στο εργαστήριο πόσο καλά ένα κοινό ορυκτό στο όριο μεταξύ του πυρήνα της Γης και του μανδύα μεταφέρει τη θερμότητα. Αυτό τους οδηγεί να υποψιάζονται ότι η θερμότητα της Γης μπορεί να διαλυθεί νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε.


Η εξέλιξη της Γης μας είναι η ιστορία της ψύξης της: 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ακραίες θερμοκρασίες βασίλευε στην επιφάνεια της νεαρής Γης και καλύφθηκε με έναν βαθύ ωκεανό από μάγμα. Για εκατομμύρια χρόνια, η επιφάνεια του πλανήτη ψύχθηκε για να σχηματίσει έναν εύθραυστο φλοιό. Ωστόσο, η τεράστια θερμική ενέργεια που εκπέμπεται από το εσωτερικό της Γης έχει πυροδοτήσει δυναμικές διεργασίες, όπως η μεταφορά του μανδύα, η τεκτονική πλακών και ο ηφαιστειισμός.

Ωστόσο, τα ερωτήματα για το πόσο γρήγορα ψύχθηκε η Γη και πόσος χρόνος χρειάστηκε για να σταματήσει αυτή η συνεχής ψύξη για να σταματήσει τις προαναφερθείσες θερμικές διεργασίες παραμένουν αναπάντητα.

Μια πιθανή απάντηση θα μπορούσε να βρίσκεται στη θερμική αγωγιμότητα των ορυκτών που αποτελούν το όριο μεταξύ του πυρήνα της Γης και του μανδύα.

Αυτό το οριακό στρώμα είναι σχετικό επειδή είναι εδώ που ο γλοιώδης βράχος του μανδύα της Γης βρίσκεται σε άμεση επαφή με την καυτή τήξη σιδήρου-νικελίου του εξωτερικού πυρήνα του πλανήτη. ο διαβάθμιση θερμοκρασίας μεταξύ των δύο στρωμάτων είναι πολύ απότομη, επομένως υπάρχει δυνητικά πολλή θερμότητα που κυκλοφορεί εδώ. Το οριακό στρώμα σχηματίζεται κυρίως από το ορυκτό μπριτζμανίτη. Ωστόσο, οι ερευνητές δυσκολεύονται να εκτιμήσουν πόση θερμότητα μεταφέρει αυτό το ορυκτό από τον πυρήνα της Γης στον μανδύα, επειδή η πειραματική επαλήθευση είναι πολύ δύσκολη.

Τώρα ο καθηγητής ETH Motohiko Murakami και οι συνάδελφοί του στο Carnegie Institution for Science έχουν αναπτύξει ένα εξελιγμένο σύστημα μέτρησης που τους επιτρέπει να μετρούν τη θερμική αγωγιμότητα του bridgmanite στο εργαστήριο υπό τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας που επικρατούν μέσα στη Γη. Για τις μετρήσεις, χρησιμοποίησαν ένα νέο σύστημα μέτρησης οπτικής απορρόφησης σε μια μονάδα διαμαντιού που θερμαίνεται με παλμικό λέιζερ.

«Αυτό το σύστημα μέτρησης μας επέτρεψε να δείξουμε ότι η θερμική αγωγιμότητα του μπριτζμανίτη είναι περίπου 1,5 φορές υψηλότερη από την αναμενόμενη», λέει ο Μουρακάμι. Αυτό υποδηλώνει ότι η ροή θερμότητας από τον πυρήνα στον μανδύα είναι επίσης υψηλότερη από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Η μεγαλύτερη ροή θερμότητας, με τη σειρά της, αυξάνει τη μεταφορά του μανδύα και επιταχύνει την ψύξη της Γης. Αυτό μπορεί να προκαλέσει τεκτονικές πλάκες, η οποία διατηρείται από τις συναγωγικές κινήσεις του μανδύα, να επιβραδύνει γρηγορότερα από ό,τι περίμεναν οι ερευνητές με βάση τις προηγούμενες τιμές αγωγιμότητας της θερμότητας.

Ο Μουρακάμι και οι συνεργάτες του έδειξαν επίσης ότι η ταχεία ψύξη του μανδύα θα αλλάξει τις σταθερές ορυκτές φάσεις στο όριο πυρήνα-μανδύα. Όταν κρυώσει, ο μπριτζμανίτης μετατρέπεται σε ορυκτό μετά περοβσκίτη. Αλλά μόλις ο μεταπεροβσκίτης εμφανιστεί στο όριο πυρήνα-μανδύα και αρχίσει να κυριαρχεί, η ψύξη του μανδύα θα μπορούσε πράγματι να επιταχυνθεί περαιτέρω, πιστεύουν οι ερευνητές, επειδή αυτό το ορυκτό μεταφέρει τη θερμότητα ακόμη πιο αποτελεσματικά από τον μπριτζμανίτη.

“Τα αποτελέσματά μας θα μπορούσαν να μας δώσουν μια νέα προοπτική για την εξέλιξη της δυναμικής της Γης. Υποδηλώνουν ότι η Γη, όπως και οι άλλοι βραχώδεις πλανήτες Ερμής και Άρης, ψύχεται και γίνεται ανενεργή πολύ πιο γρήγορα από το αναμενόμενο”, λέει ο Μουρακάμι.

Ωστόσο, δεν μπορεί να πει πόσο χρόνο θα χρειαστεί, για παράδειγμα, για να σταματήσουν τα ρεύματα μεταφοράς στον μανδύα. «Ακόμα δεν γνωρίζουμε αρκετά για αυτού του είδους τα γεγονότα για να καθορίσουμε τον χρόνο τους». Για να γίνει αυτό, πρέπει πρώτα να καταλάβουμε πώς μανδύα μεταφορά λειτουργεί με χωρικούς και χρονικούς όρους. Επιπλέον, οι επιστήμονες πρέπει να διευκρινίσουν πώς η διάσπαση των ραδιενεργών στοιχείων μέσα στη Γη -μια από τις κύριες πηγές θερμότητας- επηρεάζει τη δυναμική της παλτό.


Ιδιότητα μεταφοράς θερμότητας στο χαμηλότερο μέρος του μανδύα της Γης


Περισσότερες πληροφορίες:
Motohiko Murakami et al, Ακτινοβολική θερμική αγωγιμότητα μονοκρυσταλλικού μπριτζμανίτη στο όριο πυρήνα-μανδύα με επιπτώσεις για τη θερμική εξέλιξη της Γης, Γράμματα Γης και Πλανητικής Επιστήμης (2021). DOI: 10.1016/j.epsl.2021.117329

Παραθέτω, αναφορά: Το εσωτερικό της Γης ψύχεται πιο γρήγορα από το αναμενόμενο (14 Ιανουαρίου 2022) Ανακτήθηκε στις 14 Ιανουαρίου 2022 από https://phys.org/news/2022-01-earth-interior-cooling-faster.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από την ορθή χρήση για ιδιωτικούς σκοπούς μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημέρωση.

READ  Τι καλό είναι μια αγελάδα αν σταματήσει να αρμέγει; Προετοιμαστείτε, οι αγελάδες θα δοκιμαστούν για πρώτη φορά σε εθνικό επίπεδο, είπε η κυβέρνηση

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *