Magnesiowustite-krystaller mister evnen til infrarød overføring når de klemmes sammen. Klikk for å forstørre
Forskere fra Carnegie Institutions Geophysical Laboratory har oppdaget at visse mineraler slutter å lede infrarødt lys når de nær jordens kjerne. Selv om de overfører infrarødt lys perfekt på overflaten, absorberer de det faktisk når de knuses av det intense trykket nær jordens kjerne. Denne oppdagelsen vil hjelpe forskere med å forstå varmestrømmen i jordas indre, samt bidra til å utvikle nye modeller for planetdannelse og evolusjon.
Mineraler som er knust av intenst trykk nær jordens kjerne, mister mye av sin evne til å lede infrarødt lys, ifølge en ny studie fra Carnegie Institutions Geophysical Laboratory. Siden infrarødt lys bidrar til strømmen av varme, utfordrer resultatet noen holdbare forestillinger om varmeoverføring i den nedre mantelen, laget av smeltet stein som omgir jordens solide kjerne. Arbeidet kan hjelpe studiet av manteltørmer - store søyler med varm oppwelling-magma som antas å produsere funksjoner som Hawaii-øyene og Island.
Krystaller av magnesiowustite, et vanlig mineral i den dype jorden, kan overføre infrarødt lys ved normale atmosfæretrykk. Men når de klemmes til over en halv million ganger trykket ved havnivået, absorberer disse krystallene i stedet infrarødt lys, noe som hindrer varmestrømmen. Forskningen vil vises i 26. mai 2006-utgaven av tidsskriftet Science.
Carnegie-staben Alexander Goncharov og Viktor Struzhkin, sammen med postdoktor Steven Jacobsen, presset krystaller av magnesiowustitt ved bruk av en diamant amboltcelle - et kammer bundet av to superhard diamanter som er i stand til å generere utrolig press. De lyste deretter intenst lys gjennom krystallene og målte bølgelengdene til lyset som gjorde det gjennom. Til deres overraskelse absorberte de komprimerte krystallene mye av lyset i det infrarøde området, noe som antyder at magnesiowustite er en dårlig varmeleder ved høye trykk.
"Varmestrømmen i jordas dype indre spiller en viktig rolle i dynamikken, strukturen og evolusjonen av planeten," sa Goncharov. Det er tre primære mekanismer som varme sannsynligvis vil sirkulere i den dype jorden: ledning, overføring av varme fra ett materiale eller område til et annet; stråling, strømmen av energi via infrarødt lys; og konveksjon, bevegelse av varmt materiale. "Den relative mengden varmestrøm fra disse tre mekanismene er for tiden under intens debatt," la Goncharov til.
Magnesiowustite er det nest vanligste mineralet i den nedre mantelen. Siden det ikke overfører varme godt ved høyt trykk, kan mineralet faktisk danne isolerende flekker rundt store deler av jordens kjerne. Hvis dette er tilfelle, kan stråling kanskje ikke bidra til den totale varmestrømmen i disse områdene, og ledning og konveksjon kan spille en større rolle i utlufting av varme fra kjernen.
"Det er fortsatt for tidlig å fortelle nøyaktig hvordan denne oppdagelsen vil påvirke geofysikk fra jorda," sa Goncharov. "Men så mye av det vi antar om den dype jorden er avhengig av modellene våre for varmeoverføring, og denne studien stiller spørsmål ved dette."
Originalkilde: Carnegie Institution
