درون زمین سریعتر از حد انتظار سرد می شود

محققان دانشگاه ETH زوریخ در آزمایشگاه نشان داده اند که یک ماده معدنی رایج در مرز بین هسته و گوشته زمین چقدر می تواند هدایت گرما را به عهده داشته باشد و اعلام کردند که گرمای زمین ممکن است زودتر از آنچه قبلاً تصور می شد از بین برود.

به گزارش سیناپرس، ماجرای تکامل زمین داستان سرد شدن آن است. ۴.۵ میلیارد سال پیش، دمای شدید بر سطح زمین جوان حاکم شده و اقیانوس عمیقی از ماگما آن را پوشانده بود. طی میلیون‌ها سال، سطح سیاره سرد شد و پوسته ‌ای شکننده را تشکیل داد. امروزه انرژی حرارتی عظیمی که از درون زمین سرچشمه می ‌گیرد، فرآیندهای دینامیکی مانند همرفت گوشته ها، تحرکات صفحات زمینی و آتشفشان ها را به همراه دارد.
با این حال، هنوز سوالاتی درباره سرعت خنک شدن زمین و مدت زمانی که ممکن است طول بکشد تا فرآیندهای گرمایی فوق‌الذکر، سرد شوند، بی ‌پاسخ است. به گفته محققان، یک پاسخ ممکن احتمالا در هدایت حرارتی مواد معدنی باشد که مرز بین هسته و گوشته زمین را تشکیل می دهند.
این لایه مرزی می تواند جواب سوال فوق باشد زیرا اینجاست که گوشته زمین در تماس مستقیم با مواد مذاب داغ هسته قرار دارد. به گزارش خبرگزاری سینل،تغییرات دما بین دو لایه بسیار زیاد است، بنابراین به طور بالقوه گرمای زیادی در اینجا جریان دارد. لایه مرزی عمدتاً از ماده معدنی بریگمانیت تشکیل شده است.
پروفسور موتوهیکو موراکامی (Motohiko Murakami) و همکارانش از مؤسسه علمی کارنگی یک سیستم اندازه ‌گیری پیچیده را توسعه داده‌ اند که آنها را قادر می ‌سازد رسانایی حرارتی بریگمانیت را در آزمایشگاه، تحت شرایط فشار و دمایی که در داخل زمین حاکم است، اندازه ‌گیری کنند.

برای اندازه‌ گیری‌ها، محققان از یک سیستم اندازه‌ گیری جذب نوری در یک واحد الماس که با لیزر گرم می ‌شود، استفاده کردند.
موراکامی در این باره می ‌گوید: این سیستم اندازه‌ گیری به ما اجازه می ‌دهد نشان دهیم که رسانایی حرارتی بریگمانیت حدود ۱.۵ برابر بیشتر از حد تصور است. این نشان می دهد که جریان گرما از هسته به گوشته نیز بالاتر از آن چیزی است که قبلا تصور می شد. جریان گرمای بیشتر، همرفت گوشته را افزایش داده و خنک شدن زمین را تسریع می کند.

این ممکن است باعث شود که تحرکات صفحات تکتونیکی که با حرکات همرفتی گوشته ادامه می ‌یابد، سریع ‌تر از آنچه که محققان انتظار داشتند، کند شود.
به گزارش سیناپرس، در این آزمایش ها، موراکامی و همکارانش نشان داده‌ اند که سرد شدن سریع گوشته باعث تغییر فازهای معدنی پایدار در مرز هسته و گوشته می‌ شود.

هنگامی که بریگمانیت سرد شود حتی بیشتر به سرد شدن زمین منجر می شود زیرا این ماده معدنی در حالت سرد شده بهتر گرما را هدایت می کند.
موراکامی توضیح می ‌دهد که زمین، مانند سایر سیارات سنگی عطارد و مریخ، بسیار سریع ‌تر از حد انتظار در حال سرد شدن و غیرفعال شدن است. با این حال، او نمی تواند بگوید که مثلاً چه مدت طول می کشد تا جریان های همرفتی در گوشته متوقف شوند.
او در انتها اضافه می کند که ما هنوز اطلاعات کافی درباره این نوع رویدادها نداریم تا بتوانیم زمان دقیق سرد شدن زمین را مشخص کنیم. برای انجام این کار ابتدا نیاز به درک بهتری از نحوه عملکرد همرفت گوشته در شرایط مکانی و زمانی است. علاوه بر این، دانشمندان باید روشن کنند که چگونه فروپاشی عناصر رادیواکتیو در داخل زمین به عنوان یکی از منابع اصلی گرما، بر پویایی گوشته تأثیر می گذارد.

مترجم: فاطمه سادات علوی
منبع: ethz