Žemės vidus vėsta greičiau, nei manyta

Žemė susiformavo maždaug prieš 4,5 mlrd. metų. Nuo to laiko jos vidus pamažu vėso, tačiau dabar pastebėta, kad šis procesas vyksta daug greičiau, nei manyta iki šiol.

NASA nuotr. / Žemės magnetinis laukas

Kodėl tai svarbu?

Nors paviršiaus ir atmosferos temperatūra paskutiniu metu šyla dėl žmogaus veiklos sukeltos klimato kaitos, išlydytas Žemės vidaus branduolys visą tą laiką vėso.

Žemės branduolys yra sudarytas iš geležies ir nikelio lydinio ir skirstomas į dvi dalis: išorinį skystą branduolį ir vidinį kietą branduolį. Išorinis branduolys yra apie 4000 km, o vidinis apie 6000 km gylyje.

Išoriniame branduolyje vyksta aktyvus konvekcinis masių judėjimas, kuris generuoja didžiulį magnetinį lauką – nematomą struktūrą, apsaugančia žemę nuo radioaktyvių kosminių spindulių. Be to, manoma, kad mantijos konvekcija, tektoninis aktyvumas ir vulkanizmas padeda palaikyti gyvybę.

Kadangi Žemės vidus vis dar šąla ir toliau šals, tai reiškia, kad ilgainiui vidus sukietės, o geologinė veikla nutrūks ir galbūt Žemė pavirs į negyvą uolieną, panašią į Marsą ar Merkurijų. Nauji tyrimai, paskelbti žurnale „Earth and Planetary Science Letters“, atskleidė, kad tai gali įvykti greičiau, nei manyta.

Priežastis gali būti mineralas, esantis ties riba tarp išorinio geležies ir nikelio Žemės branduolio ir virš jo esančios išlydytos skystos apatinės mantijos. Šis ribinis mineralas vadinamas bridgmanitu, o nuo to, kaip greitai jis praleidžia šilumą, priklauso, kaip greitai šiluma skverbiasi per branduolį ir iš jo į mantiją, praneša „Science Alert“.

Nustatyti šį greitį nėra taip paprasta, kaip ištirti bridgmanito laidumą aplinkos atmosferos sąlygomis. Šilumos laidumas gali skirtis priklausomai nuo slėgio ir temperatūros, kurie mūsų planetos gelmėse yra labai skirtingi.

Kad įveiktų šį sunkumą, mokslininkų grupė, vadovaujama planetų mokslininko Motohiko Murakami, apšvitino vieną bridgmanito kristalą impulsiniais lazeriais, tuo pat metu padidindama jo temperatūrą iki 2440 Kelvinų ir slėgį iki 80 gigapaskalių, t. y. arti to, kas, kaip žinome, yra apatinėje mantijoje.

„Ši matavimo sistema leido mums parodyti, kad bridgmanito šiluminis laidumas yra maždaug 1,5 karto didesnis, nei manyta“, – sakė M.Murakamis.

Savo ruožtu tai reiškia, kad šilumos srautas iš branduolio į mantiją yra didesnis, nei manėme, – taigi ir tai, kad Žemės gelmių vėsimo tempas yra daug greitesnis, rašoma „Science Alert“.

Ir šis procesas gali spartėti. Aušdamas bridgmanitas virsta kitu mineralu, vadinamu postperovskitu, kuris yra dar laidesnis šilumai, todėl padidėtų šilumos nuostolių iš branduolio į mantiją greitis.

Kiek tiksliai greičiau, tai nežinoma. Visos planetos atšalimas nėra gerai suprantamas reiškinys. Marsas atvėso šiek tiek greičiau, nes yra gerokai mažesnis už Žemę, tačiau yra ir kitų veiksnių, kurie gali turėti įtakos tam, kaip greitai atvėsta planetos vidus.

Pavyzdžiui, dėl radioaktyviųjų elementų skilimo gali susidaryti šiluma, kurios pakanka vulkaninei veiklai palaikyti. Tokie elementai yra vienas iš pagrindinių šilumos šaltinių Žemės mantijoje, tačiau jų indėlis nėra gerai ištirtas.

„Vis dar nepakankamai žinome apie tokius įvykius, kad galėtume nustatyti jų laiką“, – sakė M.Murakamis.

Ar tai reiškia, kad filmo „Žemės branduolys“ (angl. „The Core“) scenarijus virsta realybe, ir greitu metu turėsime siųsti laivą su atominėmis bombomis į Žemės branduolį, kad jį išjudinti ir įkaitinti? Greičiausiai ne. Iš tiesų, mokslininkai mano, kad Žemė greičiau susinaikintų dėl kitų galimų mechanizmų, kaip, pavyzdžiui, klimato kaita.