Горячие недра Земли постепенно остывают, но насколько быстро, пока точно неизвестно. Чтобы приблизиться к ответу, ученые из Высшей технической школы Цюриха (ETHZ) исследовали, насколько быстро может проводить тепло минерал бриджманит, из которого в основном состоит слой между ядром Земли и мантией.
Ученые разработали систему измерения оптического поглощения в алмазном блоке, нагреваемом импульсным лазером. Эта система позволяет измерять теплопроводность бриджманита в лаборатории в условиях давления и температуры, которые преобладают внутри Земли.
В результате исследований теплопроводность бриджманита оказалась примерно в 1,5 раза выше, чем предполагалось. Это говорит о том, что поток тепла из ядра в мантию также 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, которая поддерживается конвективными движениями мантии, будет замедляться быстрее, чем ожидали исследователи, основываясь на предыдущих значениях теплопроводности.
При охлаждении бриджманит превращается в минерал постперовскит. Как только постперовскит появится на границе ядра и мантии и начнет доминировать, охлаждение мантии может ускориться еще больше, считают исследователи, поскольку этот минерал проводит тепло даже более эффективно, чем бриджманит.
«Наши результаты могут дать нам новый взгляд на эволюцию динамики Земли. Они предполагают, что Земля, как и другие твердые планеты Меркурий и Марс, остывает и становится неактивной гораздо быстрее, чем ожидалось», — объясняет профессор ETHZ Мотохико Мураками.
Однако он не может сказать, сколько времени потребуется, например, для прекращения конвекционных течений в мантии. Для этого необходимо сначала лучше понять, как работает мантийная конвекция в пространственном и временном плане. Более того, ученым необходимо выяснить, как распад радиоактивных элементов в недрах Земли — одного из основных источников тепла — влияет на динамику мантии.