Исследователи из Федеральной политехнической школы Цюриха (Швейцария) и Института Карнеги в Вашингтоне (США) обнаружили, что тепло, исходящее от ядра Земли в сторону верхних слоев планеты, может рассеиваться быстрее, чем считалось ранее.
В своем исследовании ученые выполнили математическое моделирование, с помощью которого проанализировали эволюцию планеты и историю ее охлаждения. По словам исследователей, поверхность Земли охлаждалась в течение миллионов лет, пока не сформировалась кора. Однако 4,5 млрд лет назад она подвергалась экстремально высоким температурам и была покрыта глубоким океаном магмы.
По мере затвердевания земной коры огромная тепловая энергия недр Земли активизировала такие процессы, как мантийная конвекция, тектоника плит и вулканизм. Тем не менее до сих пор остается без ответа вопрос о том, как долго может продолжаться это охлаждение.
Один из возможных ответов может заключаться в теплопроводности минералов на границе ядра и мантии. Исследователи объясняют, что именно здесь вязкая порода мантии Земли вступает в непосредственный контакт со смесью расплавленного железа и никеля во внешнем ядре.
По имеющимся данным, температурный градиент между двумя слоями очень выражен, и этот пограничный слой образован в основном минералом бриджманитом (силикатами железа и магния). Однако до сих пор было неизвестно, сколько тепла этот минерал проводит от ядра к мантии.
Теперь ученые разработали сложную измерительную систему, которая позволила вычислить в лабораторных условиях теплопроводность этого материала. В статье, опубликованной в Earth and Planetary Science Letters, исследователи рассказали, что теплопроводность бриджманита примерно в 1,5 раза выше, чем предполагалось ранее. Это говорит о том, что поток тепла от ядра к мантии также больше, чем считалось. Увеличение теплового потока, в свою очередь, усиливает конвекцию мантии и ускоряет охлаждение Земли.
Эти изменения могут привести к тому, что тектоника плит, которая поддерживается конвективными движениями мантии, замедлится быстрее, чем ожидалось. Кроме того, охлаждение мантии может еще больше ускориться, если бриджманит превратится в другой минерал, проводящий тепло быстрее.
В совокупности эти расчеты предлагают «новый взгляд на эволюцию динамики Земли», отметили ученые. Конечной точкой на этом пути будет «спячка», в которой сейчас находятся другие каменистые планеты, например Меркурий и Марс, пояснили исследователи.
