地球形成于大约 45 亿年前。 从那时起,里面就慢慢冷却了。
虽然表面和大气温度在亿万年里波动(是的,这些外部温度目前正在变暖),但熔化的内部? 我们星球跳动的心脏? 一直在冷却。
这不是一个圆滑的比喻。 地球深处的旋转、对流发电机产生了巨大的磁场,科学家认为这是一种看不见的结构,可以保护我们的世界,让生命繁衍生息。 此外,地幔对流,构造活动火山活动被认为可以通过稳定全球气温和碳循环来帮助维持生命。
由于地球内部仍在冷却,并将继续冷却,这意味着最终内部将凝固,地质活动将停止,可能将地球变成一块贫瘠的岩石,类似于或者。 新的研究表明,这种情况发生的时间可能比之前想象的要早。
关键可能是地球与地球之间边界处的一种矿物。外铁镍芯和熔融流体下地幔它上面。 这种边界矿物被称为桥锰矿,它导热的速度将影响热量渗透到地核并进入地幔的速度。
确定该速率并不像在环境大气条件下测试桥石的电导率那么简单。 热导率会根据压力和温度而变化,而我们星球深处的压力和温度差异很大。
为了克服这一困难,由瑞士苏黎世联邦理工学院的行星科学家 Motohiko Murakami 领导的一个科学家团队用脉冲激光照射了桥石单晶,同时将其温度提高到 2,440 开尔文,压力提高到 80 吉帕斯卡,接近我们所知的压力值。下地幔的条件? 高达 2,630 开尔文和 127 吉帕压力。
“这个测量系统让我们证明了桥石的热导率比假设的高约 1.5 倍,”村上说。
反过来,这意味着从地核到地幔的热流比我们想象的要高? 因此,地球内部冷却的速度比我们想象的要快。
而且这个过程可能会加速。 当它冷却时,桥石会转变成另一种矿物,称为后钙钛矿,它的导热性更强,因此会增加从地核到地幔的热量损失率。
“我们的结果可以为我们提供关于地球动力学演化的新视角。”村上说。 “他们认为,地球与其他岩石行星水星和火星一样,正在冷却并变得不活跃,其速度比预期要快得多。”
至于具体能快多少,那就不得而知了。 整个行星的冷却并不是我们非常了解的事情。 火星的冷却速度要快一些,因为它比地球小得多,但还有其他因素可能会影响行星内部冷却的速度。
例如,放射性元素的衰变会产生热量,足以维持火山活动。 这些元素是地幔的主要热源之一,但它们的贡献不太明白。
“我们对此类事件的了解仍然不够,无法确定它们发生的时间,”村上说。
然而,无论怎样,从人类的角度来看,这可能不会是一个快速的过程。 事实上,地球有可能在那之前很久就因其他机制而变得不适合居住。 所以我们可能有一些时间更多地研究这个问题来解决它。
该团队的研究成果发表于地球与行星科学通讯。