درون زمین سریع تر از چیزی که فکر می کردیم در حال سرد شدن است - شهر وبلاگ

تکامل سیاره زمین را می توان با تاریخچه سرد شدن در طول 4.5 میلیارد سال گذشته توصیف کرد، زمانی که سطح سیاره ما با اقیانوس عظیمی از ماگما پوشیده شده بود. طی میلیون ها سال، سطح سیاره سرد شد و پوسته ای شکننده تشکیل داد. اگرچه بعضی از پرسش ها درباره فرایند این تکامل بی پاسخ مانده است. ازجمله اینکه زمین با چه سرعتی سرد شد و چه مدت ممکن است طول بکشد تا این خنک شدن پیوسته، فرآیندهای گرمایی زمین را متوقف کند؟

رسانش گرمایی مواد معدنی می تواند پاسخی به این پرسش باشد. این رسانش گرمایی یا راهنمایی حرارتی مواد معدنی، مرز میان هسته و گوشته زمین را تشکیل می دهد. در این لایه مرزی سنگ های نیمه جامد گوشته زمین، در تماس مستقیم با آهن-نیکل مذاب هسته بیرونی سیاره قرار دارند. به علت اختلاف دمایی بسیار زیاد میان دو لایه، باید گرمای زیادی در این محدوده که از ماده معدنی بریگمانیت (Bridgmanite) تشکیل شده است، جریان داشته باشد.

با این وجود، چون امکان آنالیز تجربی بسیار سخت است، تخمین اینکه این ماده معدنی چقدر گرما را از هسته به گوشته راهنمایی می نماید، آسان نیست. اما دانشمندان دانشگاه صنعتی زوریخ (ETH) یک سیستم مقدار گیری پیچیده ایجاد نموده اند که آن ها را قادر می سازد رسانش گرمایی برگمانیت را تحت شرایط فشار و دمایی که داخل زمین وجود دارد، در آزمایشگاه مقدار بگیرند. این سیستم مقدار گیری جذب نوری در یک واحد الماس است که با پالس لیزری داغ می گردد.

موتوهیکو موراکامی (Motohiko Murakami) استاد ETH گفت: این سیستم مقدار گیری به ما امکان می دهد تا دریابیم که راهنمایی حرارتی بریگمانیت حدود 1.5 برابر بیش از حد فرض شده قبلی است. این نشان می دهد که جریان گرما از هسته به گوشته هم بالاتر از چیزی است که پیش از این تصور می شد.

او اضافه کرد: جریان گرمای بیشتر، به نوبه خود، رسانش همرفت گوشته را افزایش می دهد و باعث سریع تر خنک شدن زمین می گردد. این ممکن است باعث گردد که تکتونیک صفحه ای زمین، که با حرکات همرفتی گوشته متناسب است و ادامه می یابد، سریع تر از آنچه پژوهشگران بر اساس مقادیر قبلی رسانش گرمایی انتظار داشتند، کند گردد.

دانشمندان بعلاوه نشان داده اند که سرد شدن سریع گوشته باعث تغییر فازهای معدنی پایدار در مرز هسته و گوشته می گردد. پس از سرد شدن، برگیمانیت به ماده معدنی پسا پروسکایت (Post-perovskite) تبدیل می گردد.

با ظاهر شدن این پسا پروسکایت در مرز هسته و گوشته و شروع غالب شدن آن، فرآیند سرد شدن باز هم سرعت می گیرد زیرا این ماده معدنی حتی بهتر از بریگمانیت گرما را انتقال می دهد. موراکامی گفت: نتایج ما می تواند دیدگاه تازه ای را درباره تکامل دینامیک زمین ارائه دهد. بر اساس این یافته ها، زمین مانند دیگر سیارات سنگی ازجمله عطارد و مریخ بسیار سریع تر از حد انتظار در حال خنک شدن و خاموش شدن است.

او بعلاوه تأکید کرد: با این حال نمی توانیم بگوییم که جریان های همرفتی در گوشته چقدر طول می کشند. زیرا هنوز اطلاعات کافی درباره این نوع رویدادها نداریم تا بتوانیم زمان آن ها را معین کنیم.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از نمای برش خورده زمین

Credit: Argonne National Laboratory

منبع: Tech Explorist