Kryształy magnezowustytu tracą zdolność transmisji w podczerwieni po ściśnięciu. Kliknij, aby powiększyć
Naukowcy z laboratorium geofizycznego Carnegie Institution odkryli, że niektóre minerały przestają przewodzić światło podczerwone, gdy zbliżają się do jądra Ziemi. Mimo że doskonale transmitują promieniowanie podczerwone na powierzchni, w rzeczywistości pochłaniają je, gdy są niszczone przez intensywne naciski w pobliżu jądra Ziemi. To odkrycie pomoże naukowcom lepiej zrozumieć przepływ ciepła we wnętrzu Ziemi, a także pomoże w opracowaniu nowych modeli formacji i ewolucji planet.
Według nowych badań laboratorium geofizycznego Carnegie Institution minerały, które uległy silnemu naciskowi w pobliżu jądra Ziemi, tracą wiele ze swojej zdolności do przewodzenia światła podczerwonego. Ponieważ światło podczerwone przyczynia się do przepływu ciepła, wynik kwestionuje niektóre długo utrzymywane wyobrażenia o przenoszeniu ciepła w dolnym płaszczu, warstwie stopionej skały otaczającej stały rdzeń Ziemi. Prace te mogłyby pomóc w badaniu dużych pióropuszów płaszczowych - magm upwellingów gorących, które prawdopodobnie wytwarzają takie cechy jak Wyspy Hawajskie i Islandia.
Kryształy magnezuowitu, wspólnego minerału w głębokiej Ziemi, mogą przepuszczać światło podczerwone przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym. Ale kiedy są zgniecione do ponad pół miliona razy większego ciśnienia na poziomie morza, kryształy te pochłaniają światło podczerwone, co utrudnia przepływ ciepła. Badania pojawią się w czasopiśmie Science z 26 maja 2006 roku.
Członkowie personelu Carnegie, Alexander Goncharov i Viktor Struzhkin, wraz z postdoctoralnym Stevenem Jacobsenem, prasowali kryształy magnezu przy użyciu ogniwa kowadła diamentowego - komory połączonej dwoma supertwardymi diamentami zdolnymi do wytworzenia niesamowitego ciśnienia. Następnie zaświeciły intensywne światło przez kryształy i zmierzyły długości fal światła, które je przedostały. Ku ich zaskoczeniu, skompresowane kryształy pochłonęły dużą część światła w zakresie podczerwieni, co sugeruje, że magnezytowit jest słabym przewodnikiem ciepła pod wysokim ciśnieniem.
„Przepływ ciepła w głębokim wnętrzu Ziemi odgrywa ważną rolę w dynamice, strukturze i ewolucji planety” - powiedział Goncharov. Istnieją trzy podstawowe mechanizmy, za pomocą których ciepło prawdopodobnie krąży w głębokiej Ziemi: przewodzenie, przenoszenie ciepła z jednego materiału lub obszaru do drugiego; promieniowanie, przepływ energii przez światło podczerwone; i konwekcja, ruch gorącego materiału. „Względna ilość przepływu ciepła z tych trzech mechanizmów jest obecnie przedmiotem intensywnej debaty”, dodał Goncharov.
Magnezytowit jest drugim najczęściej spotykanym minerałem w dolnym płaszczu. Ponieważ minerał nie przepuszcza dobrze ciepła pod wysokim ciśnieniem, minerał może faktycznie tworzyć plastry izolacyjne wokół dużej części jądra Ziemi. W takim przypadku promieniowanie może nie przyczyniać się do ogólnego przepływu ciepła w tych obszarach, a przewodzenie i konwekcja mogą odgrywać większą rolę w odprowadzaniu ciepła z rdzenia.
„Jest jeszcze za wcześnie, aby powiedzieć dokładnie, jak to odkrycie wpłynie na geofizykę głębinową” - powiedział Goncharov. „Ale wiele z tego, co zakładamy na temat głębokiej Ziemi, opiera się na naszych modelach wymiany ciepła, a niniejsze badania podważają wiele z tego”.
Oryginalne źródło: Carnegie Institution
