Minerály zastiňují zemské jádro

Minerály drcené vysokým tlakem v blízkosti zemského jádra ztratí velkou část své schopnosti vést infračervené světlo a tím i teplo. Vyplývá to z nové studie Geofyzikální laboratoře Carnegie Institution. Protože infračervené světlo přispívá k proudění tepla, lze díky novým výsledkům pochybovat o starších představách o přestupu tepla ve spodním plášti, vrstvě hornin, která obklopuje pevné zemské jádro. Práce může napomoci při studiu plášťových chocholů, velké sloupců vzhůru stoupajícího žhavého magmatu vytvářejících takové povrchové tvary jako je Havajské souostroví nebo Island.

Krystaly z magnesiowustitu, běžného minerálu hluboko uvnitř Země, mohou za normálního tlaku vzduchu, infračervené světlo docela dobře propouštět. Když je ale stlačíte 500 tisíc krát větším tlakem, než na ně působí na hladině moře, chování těchto krystalů se změní a místo vedení pak infračervené světlo absorbují a brání tak proudění tepla. Výzkum probíhající v této oblasti se objeví ve vydání časopisu Science z 26.května 2006.

Alexandr Goncharov a Viktor Struzhkin z Carnegie Institution spolu s postgraduálním studentem Stevenem Jacobsenem, stlačovali krystaly z magnesiowustitu v diamantové komoře uzavřené mezi čelistmi lisu schopného vytvořit neuvěřitelný tlak. Pak svítili intenzivním světlem skrz stlačené krystaly a měřili vlnové délky světla, které prošlo skrz. K jejich překvapení stlačené krystaly pohltily velkou část světla infračerveného rozsahu, což naznačuje, že magnesiowustit je za za vysokého tlaku velmi špatným vodičem tepla.

"Proudění tepla hluboko uvnitř Země hraje důležitou roli v dynamice, struktuře a vývoji planety," říká Goncharov. Jsou tři základní mechanismy, díky nimž teplo nejspíše cirkuluje v hluboké Zemi. Jde o vedení - tedy transfer tepla z jednoho materiálu nebo oblasti do jiné, sálání - tedy tok energie prostřednictvím infračerveného světla a konvekce - tedy pohyb zahřátého materiálu." Relativní množství tepla proudí pomocí těchto tří mechanismů je aktuálně předmětem intenzivních diskusí," přidal k tomu Goncharov.

Magnesiowustite je druhý nejběžnější minerál ve spodním plášti. Protože za vysokých tlaků nepropouští dobře teplo, mohl by ve skutečnosti tvořit izolační záplaty kolem velké části zemského jádra. Jestli to je pravda, pak by sálání nemuselo přispívat k celkovému proudění tepla v těchto oblastech a vedení a konvekce tepla mohly hrát mnohem větší roli při prostupu tepla z jádra.

"Je ještě příliš brzy říkat jak přesně tento objev ovlivní geofyziku zemských hlubin," řekl Goncharov. "Ale mnoho z toho, co předpokládáme o hloubkách naší Země se spoléhá na modely přenosu tepla a tato studie vyvolává hodně otázek."