マグネシオウスタイト結晶は、押しつぶされると赤外線透過能力を失います。拡大するにはクリックしてください
カーネギー研究所の地球物理学研究所の研究者は、特定の鉱物が地球の中心に近づくと赤外光の伝導を停止することを発見しました。地表では赤外線を完全に透過しますが、実際には地球の中心近くの強い圧力によって砕かれたときに赤外線を吸収します。この発見は、科学者が地球内部の熱の流れをよりよく理解するのに役立つだけでなく、惑星の形成と進化の新しいモデルの開発にも役立ちます。
カーネギー研究所の地球物理学研究所の新しい研究によると、地球の中心近くの強い圧力によって砕かれた鉱物は、赤外線を伝導する能力の多くを失います。赤外線は熱の流れに寄与するため、結果は、下部マントル、つまり地球の固体コアを取り巻く溶岩の層での熱伝達に関する長年の概念に挑戦します。この研究は、ハワイ諸島やアイスランドなどの特徴を生み出していると考えられているマントルプルームの大きな湧昇マグマの柱の研究に役立つ可能性があります。
マグネシオウスタイトの結晶は、地球の深部にある一般的な鉱物であり、通常の大気圧で赤外線を透過できます。しかし、海面の圧力の50万倍以上に押しつぶされると、これらの結晶は代わりに赤外線を吸収し、熱の流れを妨げます。この研究は、サイエンス誌2006年5月26日号に掲載されます。
カーネギーのスタッフであるアレクサンダーゴンチャロフとヴィクトルシュトルジキンは、博士研究員のスティーブンジェイコブセンとともに、ダイヤモンドアンビルセルを使用してマグネシオウスタイトの結晶に圧力をかけました。次に、結晶を通して強い光を照らし、それを通過した光の波長を測定しました。驚いたことに、圧縮された結晶は赤外線領域の光の多くを吸収しました。これは、マグネシオウスタイトが高圧での熱の伝導が悪いことを示唆しています。
「地球の内部の熱の流れは、惑星のダイナミクス、構造、進化に重要な役割を果たしています」とゴンチャロフ氏は語ります。熱が地球の深部を循環する可能性が高い3つの主要なメカニズムがあります。伝導、1つの材料または領域から別の領域への熱伝達です。放射、赤外線によるエネルギーの流れ;対流、熱い物質の動き。 「これらの3つのメカニズムからの熱流の相対的な量は現在、激しい議論の下にあります」とGoncharovは付け加えました。
マグネシオウスタイトは、下部マントルで2番目に一般的な鉱物です。高圧では熱をうまく伝えないため、鉱物は実際には地球の中心部の周りに断熱パッチを形成する可能性があります。その場合、放射はこれらの領域の全体的な熱流に寄与しない可能性があり、伝導と対流がコアから熱を排出する上でより大きな役割を果たす可能性があります。
「この発見が地球深部の地球物理学にどのように影響するかを正確に説明するにはまだ時期尚早です」とゴンチャロフ氏は語った。 「しかし、地球の深部について私たちが想定していることの多くは、熱伝達のモデルに依存しており、この研究では、その多くが疑問視されています。」
元のソース：カーネギー研究所
