Кристаллы магнезиовустита теряют способность к инфракрасному излучению при раздавливании. нажмите, чтобы увеличить
Исследователи из геофизической лаборатории Института Карнеги обнаружили, что некоторые минералы перестают пропускать инфракрасный свет, когда они находятся вблизи ядра Земли. Несмотря на то, что они отлично передают инфракрасный свет на поверхности, они фактически поглощают его, будучи подавленным интенсивным давлением вблизи ядра Земли. Это открытие поможет ученым лучше понять поток тепла в недрах Земли, а также поможет разработать новые модели формирования и эволюции планет.
Согласно новому исследованию, проведенному Геофизической лабораторией Института Карнеги, минералы, разрушенные интенсивным давлением вблизи ядра Земли, теряют большую часть своей способности проводить инфракрасный свет. Поскольку инфракрасный свет способствует потоку тепла, в результате возникают некоторые давние представления о теплопередаче в нижней мантии, слое расплавленной породы, которое окружает твердое ядро Земли. Работа может помочь в изучении мантийных шлейфов - колонн с горячей апвеллинговой магмой, которые, как считается, производят такие черты, как Гавайские острова и Исландия.
Кристаллы магнезиовустита, распространенного в глубине Земли минерала, могут пропускать инфракрасный свет при нормальном атмосферном давлении. Но когда давление на уровне моря превышает полмиллиона раз, эти кристаллы вместо этого поглощают инфракрасный свет, который препятствует потоку тепла. Исследование появится в выпуске журнала Science от 26 мая 2006 года.
Сотрудники Carnegie Александр Гончаров и Виктор Стружкин, вместе с докторантом Стивеном Якобсеном, прессовали кристаллы магнезиовустита, используя ячейку с алмазной наковальней - камеру, связанную двумя сверхтвердыми алмазами, способными создавать невероятное давление. Затем они пропускали интенсивный свет через кристаллы и измеряли длины волн света, которые прошли через него. К их удивлению, сжатые кристаллы поглощали большую часть света в инфракрасном диапазоне, что свидетельствует о том, что магнезиовустит является плохим проводником тепла при высоких давлениях.
«Поток тепла в глубине Земли играет важную роль в динамике, структуре и эволюции планеты», - сказал Гончаров. Существует три основных механизма, с помощью которых тепло может циркулировать в глубокой Земле: проводимость, передача тепла от одного материала или области к другому; излучение, поток энергии через инфракрасный свет; и конвекция, движение горячего материала. «Относительный объем теплового потока от этих трех механизмов в настоящее время интенсивно обсуждается», - добавил Гончаров.
Магнезиовустит является вторым наиболее распространенным минералом в нижней мантии. Поскольку он не передает тепло при высоких давлениях, минерал может фактически образовывать изолирующие участки вокруг большей части ядра Земли. В этом случае излучение может не способствовать общему тепловому потоку в этих областях, и проводимость и конвекция могут играть большую роль в отводе тепла от активной зоны.
«Пока слишком рано говорить, как именно это открытие повлияет на глубинную геофизику», - сказал Гончаров. «Но многое из того, что мы предполагаем о глубокой Земле, основано на наших моделях теплообмена, и это исследование ставит многое из этого под сомнение»
Первоначальный источник: Институт Карнеги
