تفقد بلورات Magnesiowustite قدرة انتقال الأشعة تحت الحمراء عند سحقها. اضغط للتكبير
اكتشف باحثون من المختبر الجيوفيزيائي بمعهد كارنيجي أن بعض المعادن تتوقف عن توصيل ضوء الأشعة تحت الحمراء لأنها تقترب من قلب الأرض. على الرغم من أنها تنقل ضوء الأشعة تحت الحمراء بشكل جيد على السطح ، إلا أنها تمتصه عند سحقه بسبب الضغوط المكثفة بالقرب من قلب الأرض. سيساعد هذا الاكتشاف العلماء على فهم تدفق الحرارة بشكل أفضل داخل باطن الأرض ، بالإضافة إلى المساعدة في تطوير نماذج جديدة لتكوين الكواكب وتطورها.
كشفت دراسة جديدة من مختبر الجيولوجيا الفيزيائية التابع لمعهد كارنيجي أن المعادن التي تعاني من الضغط الشديد بالقرب من قلب الأرض تفقد الكثير من قدرتها على إجراء ضوء الأشعة تحت الحمراء. بما أن ضوء الأشعة تحت الحمراء يساهم في تدفق الحرارة ، فإن النتيجة تتحدى بعض المفاهيم الراسخة حول نقل الحرارة في الوشاح السفلي ، طبقة الصخور المنصهرة التي تحيط بالنواة الصلبة للأرض. يمكن أن يساعد العمل في دراسة أعمدة الوشاح - أعمدة كبيرة من الصهارة التي تتأرجح الساخنة التي يعتقد أنها تنتج ميزات مثل جزر هاواي وأيسلندا.
يمكن لبلورات magnesiowustite ، وهو معدن شائع داخل الأرض العميقة ، أن ينقل ضوء الأشعة تحت الحمراء في الضغوط الجوية العادية. ولكن عندما يتم سحق أكثر من نصف مليون مرة من الضغط عند مستوى سطح البحر ، فإن هذه البلورات تمتص بدلاً من ذلك ضوء الأشعة تحت الحمراء ، مما يعوق تدفق الحرارة. سيظهر البحث في عدد 26 مايو 2006 من مجلة ساينس العلمية.
قام موظفو كارنيجي ألكسندر جونشاروف وفيكتور ستروزكين ، مع زميل ما بعد الدكتوراه ستيفن جاكوبسن ، بالضغط على بلورات الماغنيزيوستايت باستخدام خلية سندان الماس - وهي غرفة مربوطة بماسين فائقين قادران على توليد ضغط لا يصدق. ثم يسلطون الضوء الشديد من خلال البلورات ويقيسون أطوال موجات الضوء التي تمر عبره. ولدهشتهم ، امتصت البلورات المضغوطة الكثير من الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، مما يشير إلى أن magnesiowustite هو موصل فقير للحرارة عند ضغوط عالية.
قال جونشاروف "إن تدفق الحرارة في باطن الأرض يلعب دورًا مهمًا في ديناميكيات الكوكب وهيكله وتطوره". هناك ثلاث آليات رئيسية من المحتمل أن تنتشر بها الحرارة في أعماق الأرض: التوصيل ، نقل الحرارة من مادة أو منطقة إلى أخرى ؛ الإشعاع ، وتدفق الطاقة عبر ضوء الأشعة تحت الحمراء ؛ والحمل الحراري حركة المواد الساخنة. وأضاف غونشاروف: "إن الكمية النسبية لتدفق الحرارة من هذه الآليات الثلاث تخضع حاليًا لنقاش مكثف".
Magnesiowustite هو ثاني أكثر المعادن شيوعًا في الوشاح السفلي. نظرًا لأنه لا ينقل الحرارة بشكل جيد عند الضغوط العالية ، يمكن للمعدن أن يشكل في الواقع بقع عازلة حول جزء كبير من قلب الأرض. إذا كان هذا هو الحال ، فقد لا يساهم الإشعاع في تدفق الحرارة الكلي في هذه المناطق ، وقد يلعب التوصيل والحمل الحراري دورًا أكبر في تهوية الحرارة من القلب.
قال جونشاروف: "ما زال من السابق لأوانه تحديد كيف سيؤثر هذا الاكتشاف على الجيوفيزياء في أعماق الأرض". "لكن الكثير مما نفترضه بشأن أعماق الأرض يعتمد على نماذجنا لانتقال الحرارة ، وهذه الدراسة تشكك في الكثير من ذلك".
المصدر الأصلي: مؤسسة كارنيجي
