Magnesiowustite-krystaller mister evnen til infrarød transmission, når de klemmes sammen. Klik for at forstørre
Forskere fra Carnegie-institutionens geofysiske laboratorium har opdaget, at visse mineraler holder op med at lede infrarødt lys, når de nær jordens kerne. Selvom de transmitterer infrarødt lys perfekt på overfladen, absorberer de det faktisk, når de knuses af det intense tryk nær Jordens kerne. Denne opdagelse vil hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå strømmen af varme i Jordens indre og hjælpe med at udvikle nye modeller for planetdannelse og evolution.
Mineraler, der er knast af intensivt tryk nær Jordens kerne, mister meget af deres evne til at lede infrarødt lys, ifølge en ny undersøgelse fra Carnegie Institution's Geophysical Laboratory. Da infrarødt lys bidrager til strømmen af varme, udfordrer resultatet nogle holdede forestillinger om varmeoverførsel i den nedre mantel, laget af smeltet sten, der omgiver Jordens solide kerne. Arbejdet kunne hjælpe med at undersøge mantelblommer - store søjler med varm opwelling-magma, der antages at producere funktioner som Hawaii-øerne og Island.
Krystaller af magnesiowustit, et almindeligt mineral i den dybe jord, kan transmittere infrarødt lys ved normale atmosfæriske tryk. Men når de klemmes til over en halv million gange trykket ved havoverfladen, optager disse krystaller i stedet infrarødt lys, hvilket forhindrer strømmen af varme. Forskningen vises i 26. maj 2006-udgaven af tidsskriftet Science.
Carnegie-medarbejdere Alexander Goncharov og Viktor Struzhkin, sammen med postdoktor Steven Jacobsen, pressede krystaller af magnesiowustit ved hjælp af en diamant-amboltcelle - et kammer bundet af to superhard diamanter, der er i stand til at generere utroligt pres. De lyste derefter intenst lys gennem krystalerne og målte bølgelængderne af lys, der gjorde det igennem. Til deres overraskelse absorberede de komprimerede krystaller meget af lyset i det infrarøde område, hvilket antyder, at magnesiowustite er en dårlig varmeleder ved høje tryk.
”Varmestrømmen i Jordens dybe indre spiller en vigtig rolle i planetenes dynamik, struktur og udvikling,” sagde Goncharov. Der er tre primære mekanismer, hvormed varme sandsynligvis cirkulerer i den dybe jord: ledning, overførsel af varme fra et materiale eller et område til et andet; stråling, strømmen af energi via infrarødt lys; og konvektion, bevægelse af varmt materiale. ”Den relative mængde varmestrøm fra disse tre mekanismer er i øjeblikket under intens debat,” tilføjede Goncharov.
Magnesiowustite er det næst mest almindelige mineral i den nedre mantel. Da det ikke overfører varme godt ved høje tryk, kan mineralet faktisk danne isolerende plaster omkring store dele af jordens kerne. Hvis dette er tilfældet, kan stråling muligvis ikke bidrage til den samlede varmestrømning i disse områder, og ledning og konvektion kan muligvis spille en større rolle i udluftning af varme fra kernen.
”Det er stadig for tidligt at fortælle nøjagtigt, hvordan denne opdagelse vil påvirke dybjordens geofysik,” sagde Goncharov. ”Men så meget af det, vi antager om den dybe jord, er afhængig af vores modeller for varmeoverførsel, og denne undersøgelse sætter meget af det i tvivl.”
Originalkilde: Carnegie Institution
