Jądro Ziemi może ochładzać się w krótszym czasie, niż nam się wydawało. Według naukowców ze szwajcarskiego uniwersytetu ETH Zürich i Carnegie Institution of Science (CIS) wyjaśnienie tego jest niezwykle proste: chodzi o transfer ciepła.
Płaszcz Ziemi jest zdominowany przez minerał krzemianowy zwany bridgmanitem (MgSiO3-perowskit). Został on nazwany tak na cześć naukowca zajmującego się wysokim ciśnieniem i laureata Nagrody Nobla, Percy'ego Williamsa Bridgmana.
Naukowcy wiedzieli o tym minerale od dziesięcioleci, ale po raz pierwszy zbadali go z bliska dopiero w 2014 roku. Na powierzchni on raczej nie występuje.
Eksperci od dawna zastanawiali się nad przenoszeniem ciepła z jądra Ziemi do jego nieco chłodniejszego płaszcza, ale jest to trudna do zbadania reakcja chemiczna. Rdzeń ma temperaturę do 6000 stopni Celsjusza, mniej więcej taką samą temperaturę jak powierzchnia Słońca, co utrudnia odtworzenie w bezpiecznych warunkach laboratoryjnych.
Ale to nie wszystko. Do tego dochodzi konieczność produkcji brydgmanitu ze względu na jego niedobór na powierzchni Ziemi.
Badania naukowców
Aby rozwiązać ten problem laboratoryjny, naukowcy z ETH i CIS musieli wymyślić nowy sposób badania. Umieścili niewielką ilość brydgmanitu i sondę termiczną w środku uderzającej pary diamentowych kowadeł, aby naśladować wysokie ciśnienie, które uderza w jądro i płaszcz Ziemi.
Pulsujący laser podniósł próbkę brydgmanitu do ekstremalnie wysokich temperatur wymaganych do zbadania, w jaki sposób brydgmanit przewodzi ciepło z jądra Ziemi. Łącząc wysokie ciśnienie i wysoką temperaturę przy jednoczesnym kontrolowaniu trwałych kowadeł diamentowych, naukowcy po raz pierwszy mogli faktycznie zmierzyć, jak brydgmanit przewodzi ciepło.
Ten system pomiarowy pozwolił nam wykazać, że przewodność cieplna brydgmanitu jest około 1,5 raza wyższa od zakładanej – powiedział w specjalnym oświadczeniu Profesor ETH Motohiko Murakami.
Naukowcy udowodnili, że powstał efekt kaskadowy, ponieważ brydgmanit gdy oddaje ciepło (a więc się ochładza), zamienia się w inny minerał zwany postperowskitem. Oznacza to, że więcej brydgmanitu stygnie szybciej, niż myśleli naukowcy, ze względu na przenoszenie ciepła.
To z kolei wiąże się z większą ilością postperowskitu. A postperowskit z kolei jeszcze lepiej przewodzi ciepło, odprowadzając je z rdzenia do płaszcza. W związku z tym wykazano, że przewodność cieplna brydgmanitu jest wyższa od zakładanej.
Nowe spojrzenie
Murakami mówi, że nie ma sposobu, aby określić dokładny harmonogram tego ochłodzenia. Naukowcy po prostu teraz już wiedzą, że nastąpi to wcześniej, niż wcześniej przypuszczali eksperci.
Nasze wyniki mogą dać nam nowe spojrzenie na ewolucję dynamiki Ziemi. Sugerują, że Ziemia, podobnie jak inne skaliste planety Merkury i Mars, ochładza się i staje się nieaktywna znacznie szybciej niż oczekiwano - dodaje naukowiec.
Twoja opinia pozwala nam tworzyć lepsze treści.
