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Das Erdinnere kühlt schneller ab als erwartet

Veröffentlicht:

18. Januar 2022 23:02 GMT

Der Schlüssel zu dieser Schätzung ist die Wärmeleitfähigkeit der Mineralien an der Grenze zwischen dem äußeren Zentrum des Planeten und der Oberfläche.

Forscher der Carnegie Institution in der Eidgenössischen Polytechnischen Schule Zürich (Schweiz) und in Washington (USA) haben gezeigt, dass Wärme, die vom Erdmittelpunkt in Richtung der oberen Schichten des Planeten abgegeben wird, unter Laborbedingungen möglicherweise früher freigesetzt wird als bisher angenommen. .

In ihrer Studie untersuchten die Wissenschaftler mathematische Modellierung und experimentelle Messungen Die Evolution des Planeten durch die Geschichte seiner Abkühlung. Die Erdoberfläche kühlt seit Millionen von Jahren ab und bildet die Kruste, die wir heute kennen, aber vor 4,5 Milliarden Jahren erlebte die Oberfläche des jungen Planeten extreme extreme Temperaturen und war von einem tiefen Ozean aus Magma bedeckt.

Riesige thermische Energie, weil die Kruste fest ist Aus dem Inneren der Erde Setzen Sie in solchen dynamischen Bewegungsabläufen ein Mantelkonvektion, Plattentektonik und Vulkanismus. Allerdings bleibt die Frage, wie lange diese Kühlung andauert, bis die wärmebetriebenen Prozesse gestoppt werden, unbeantwortet.

Eine mögliche Antwort könnte in der Wärmeleitfähigkeit der an den Kern-Mantel angrenzenden Mineralien liegen. Das zähflüssige Gestein der Erdkruste steht im äußeren Kern in direktem Kontakt mit der geschmolzenen Eisen- und Nickellegierung. Erklären Forscher.

Nach den vorliegenden Daten ist der Temperaturgradient zwischen den beiden Schichten sehr ausgeprägt und es bildet sich diese Grenzschicht aus. Hauptsächlich aufgrund des Minerals Bridgmanit (Silikate von Eisen und Magnesium). Allerdings ist noch nicht bekannt, wie viel Wärme dieses Mineral von der Mitte zum Overlay leitet, was es schwierig macht, es experimentell zu überprüfen.

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Diamantdruckmessungen

Nun hat die amerikanisch-schweizerische Zusammenarbeit ein ausgeklügeltes Messsystem entwickelt Messen Sie die Wärmeleitfähigkeit im Labor Vorbehaltlich der vorherrschenden Druck- und Temperaturverhältnisse innerhalb der Erde. Für diese Messungen wurde ein optisches Absorptionssystem in einem Gerät aus Diamant verwendet und mit einem Laser erhitzt.

Eins Veröffentlichter Artikel Beim Sammeln der Ergebnisse dieser Experimente in Earth and Planetary Science-Briefen vom 15. Januar wies der Leiter der Studie, Motohiko Murakami, darauf hin, dass sein Team dank dieser Messmethode die Wärmeleitfähigkeit von Bridgesmanit bewiesen habe Etwa 1,5-mal mehr als bisher angenommenDies deutet darauf hin, dass der Wärmefluss vom Zentrum zum Mantel ebenfalls höher ist als bisher angenommen.

Diese Veränderungen könnten die Plattentektonik, die ständig von den Konvektionsbewegungen des Erdmantels angetrieben wird, schneller verlangsamen, als dies aufgrund der bisherigen Werte der Wärmeleitung erwartet wurde.

Auch die Kühlung des Fells Kann noch beschleunigen, schätzen die Forscher, nachdem der oben erwähnte Bridgmanit zu einem weiteren Mineral wurde, das Wärme noch schneller leitet (was auch durch einen chemischen Prozess vorhersagbar ist).

Zusammengenommen liefern diese Berechnungen „eine neue Perspektive auf die Entwicklung der Dynamik der Erde“, und der letzte Punkt dieses Weges für unseren Planeten ist, „so untätig“ zu gehen wie Merkur und andere Gesteinsplaneten. Dienstag. Das wissenschaftliche Team sagte jedoch nicht voraus, wie lange die Veränderung dauern würde, bis die Konvektionsströme im Mantel aufhörten.