دانشمندان در پی کشف اسرار لایه داخلی زمین

به گزارش ایسنا و به نقل از تی ای، تکامل سیاره زمین را میتوان با بررسی آن طی ۴.۵ میلیارد سال گذشته توصیف کرد. در آن زمان سطح زمین با اقیانوس عمیقی از ماگما پوشیده شده بود. در طی میلیون ها سال، سطح سیاره سرد شد و پوسته ای شکننده را تشکیل داد. هرچند بازهم برخی از پرسش ها مانند اینکه طی این مدت زمین با چه سرعتی سرد شده و اینکه چه مدت ممکن است طول بکشد تا این خنک شدن مداوم، فرآیندهای گرمایی ذکر شده را متوقف کند، همچنان بی پاسخ مانده است.

" رسانندگی گرمایی"( thermal conductivity) مواد معدنی میتواند پاسخ این سوالات باشد. رسانندگی گرمایی در فیزیک خاصیتی از اجسام است که بیانگر توانایی آنها در انتقال گرما می باشد.

این رسانندگی گرمایی مواد معدنی مرز بین هسته و گوشته زمین را تشکیل می دهد. این لایه مرزی مرتبط است برای اینکه اینجاست که سنگ چسبناک گوشته زمین در تماس مستقیم با گدازه داغ آهن نیکل هسته خارجی سیاره قرار می گیرد. به دلیل تند بودن گرادیان دما بین هر دو لایه، گرمای زیادی باید در اینجا جریان داشته باشد. این لایه مرزی از ماده معدنی بریگمانیت( bridgmanite) ساخته شده است.

با این حال، تخمین اینکه این ماده معدنی چه میزان گرما را از هسته زمین به گوشته هدایت می کند، دشوار است زیرا آزمایش تجربی آن بسیار دشوار است. اخیرا دانشمندان مؤسسه فن آوری فدرال زوریخ یک سیستم اندازه گیری پیچیده ایجاد کرده اند که این سیستم آن ها را قادر می سازد رسانندگی گرمایی ​بریگمانیت را در آزمایشگاه و در شرایط فشار و دمایی که در داخل زمین حاکم است، اندازه گیری کنند.

پروفسور" موتوهیکو موراکامی"( Motohiko Murakami) از مؤسسه فناوری فدرال زوریخ بیان کرد:این سیستم اندازه گیری به ما اجازه می دهد تا نشان دهیم که رسانندگی گرمایی بریگمانیت حدود ۱.۵ برابر بیشتر از حدی است که تاکنون فرض شده است. این نشان می دهد که جریان گرما از هسته به گوشته نیز بیشتر از آن چیزی است که قبلا تصور می شد. جریان گرمای بیشتر به نوبه خود، سرعت جریان همرفت گوشته را افزایش می دهد و خنک شدن زمین را تسریع می کند. این امر امکان دارد سبب شود که زمین ساخت صفحه ای یا تکتونیک صفحه ای که با حرکات همرفتی گوشته ادامه می یابد، سریع تر از آنچه پژوهشگران طبق مقادیر رسانش گرمایی قبلی انتظار داشتند، کند شود.

همرفت گوشته زمین، خزش بسیار آهسته گوشته جامد سیلیکاتی زمین است که ناشی از جریان های همرفت حامل گرما از درون سیاره به سطح آن است.

دانشمندان همچنین نشان داده اند که سرد شدن سریع گوشته باعث تغییر فازهای معدنی پایدار در مرز هسته و گوشته می شود. به دلیل آن که بعد از خنک شدن ، بریگمانیت به ماده معدنی پسا پروسکایت( post- perovskite) تبدیل می شود.

پسا پروسکایت یک فاز فشار بالا از سیلیکات منیزیم( MgSiO۳) است. این ماده از ترکیب اجزا سازنده اکسید اصلی گوشته سنگی زمین( MgO و SiO۲) تشکیل شده و فشار و درجه حرارت آن برای پایداری نشان می دهد که احتمالا در قسمت هایی از اعماق زمین، چند صد کیلومتری گوشته زمین رخ می دهد.

موراکامی بیان کرد:نتایج مطالعه ما میتواند دیدگاه جدیدی در خصوص تکامل حرکت زمین به ما ارائه دهد. یافته ها نشان میدهند که زمین نیز مانند دیگر سیارات سنگی همانند عطارد و مریخ، بسیار سریعتر از حد انتظار در حال خنک شدن و غیرفعال شدن است. با این حال، نمی توانیم بگوییم که برای مثال توقف جریان های همرفتی در گوشته چقدر طول خواهد کشید. ما هنوز اطلاعات کافی در خصوص این نوع رویدادها نداریم تا بتوانیم زمان دقیق رخ دادن آنها را مشخص کنیم.