Dünyanın İçi “Beklenenden Çok Daha Hızlı” Soğuyor

ETH Zürih'teki araştırmacılar, laboratuvarda, Dünya'nın çekirdeği ile manto arasındaki sınırda ortak bir mineralin ısıyı ne kadar iyi ilettiğini gösterdi. Bu, onları, Dünya'nın ısısının önceden düşünülenden daha erken azalabileceğinden şüphe duymalarına yol açtı.

Dünyamızın evrimi, soğumasının hikayesidir: 4,5 milyar yıl önce, genç Dünya'nın yüzeyinde aşırı sıcaklıklar hüküm sürdü ve derin bir magma okyanusu tarafından kaplandı. Milyonlarca yıl boyunca, gezegenin yüzeyi gevrek bir kabuk oluşturmak üzere soğudu. Bununla birlikte, Dünya'nın iç kısmından yayılan muazzam termal enerji, manto konveksiyonu, levha tektoniği ve volkanizma gibi dinamik süreçleri harekete geçirdi.


Yine de, Dünya'nın ne kadar hızlı soğuduğu ve bu devam eden soğutmanın yukarıda bahsedilen ısı kaynaklı süreçleri durdurmasının ne kadar süreceği soruları hala cevapsız.


Olası bir cevap, Dünya'nın çekirdeği ile manto arasındaki sınırı oluşturan minerallerin termal iletkenliğinde olabilir.


Bu sınır tabakası önemlidir, çünkü Dünya'nın mantosunun viskoz kayası, gezegenin dış çekirdeğinin sıcak demir-nikel eriyiği ile doğrudan temas halindedir. İki katman arasındaki sıcaklık gradyanı çok diktir, dolayısıyla burada potansiyel olarak çok fazla ısı akışı vardır. Sınır tabakası esas olarak mineral bridgmanitten oluşur. Ancak araştırmacılar, bu mineralin Dünya'nın çekirdeğinden mantoya ne kadar ısı ilettiğini tahmin etmekte zorlanıyor çünkü deneysel doğrulama çok zor.


Şimdi, ETH Profesörü Motohiko Murakami ve Carnegie Bilim Enstitüsü'nden meslektaşları, Dünya'nın içinde geçerli olan basınç ve sıcaklık koşulları altında laboratuvarda bridgmanitin termal iletkenliğini ölçmelerini sağlayan karmaşık bir ölçüm sistemi geliştirdiler. Ölçümler için, darbeli bir lazerle ısıtılan bir elmas ünitesinde yakın zamanda geliştirilmiş bir optik absorpsiyon ölçüm sistemi kullandılar.


Murakami, "Bu ölçüm sistemi, bridgmanitin termal iletkenliğinin varsayılandan yaklaşık 1,5 kat daha yüksek olduğunu göstermemize izin verdi" diyor. Bu, çekirdekten mantoya ısı akışının da önceden düşünülenden daha yüksek olduğunu gösteriyor. Daha fazla ısı akışı, manto konveksiyonunu arttırır ve Dünya'nın soğumasını hızlandırır. Bu, mantonun konvektif hareketleriyle sürdürülen levha tektoniğinin, daha önceki ısı iletim değerlerine göre araştırmacıların beklediğinden daha hızlı yavaşlamasına neden olabilir.


Murakami ve meslektaşları, mantonun hızlı soğumasının çekirdek-manto sınırındaki kararlı mineral fazlarını değiştireceğini de göstermiştir. Soğuduğunda, bridgmanit mineral post-perovskite dönüşür. Ancak araştırmacılar, post-perovskit çekirdek-manto sınırında belirir ve hakim olmaya başlar başlamaz, mantonun soğumasının gerçekten daha da hızlanabileceğini tahmin ediyor, çünkü bu mineral ısıyı bridgmanitten bile daha verimli iletiyor.


"Sonuçlarımız bize Dünya'nın dinamiklerinin evrimi hakkında yeni bir bakış açısı verebilir. Diğer kayalık gezegenler Merkür ve Mars gibi, Dünya'nın da beklenenden çok daha hızlı soğuduğunu ve hareketsiz hale geldiğini öne sürüyorlar." diye açıklıyor Murakami.

Ancak, örneğin mantodaki konveksiyon akımlarının durmasının ne kadar süreceğini söyleyemez.
"Bu tür olaylar hakkında, zamanlarını saptamak için hâlâ yeterince bilgimiz yok."

Bunu yapmak için öncelikle manto konveksiyonunun uzamsal ve zamansal olarak nasıl çalıştığının daha iyi anlaşılması gerekir. Dahası, bilim adamlarının, ana ısı kaynaklarından biri olan Dünya'nın iç kısmındaki radyoaktif elementlerin bozunmasının manto dinamiklerini nasıl etkilediğini netleştirmesi gerekiyor.


Kaynak: https://scitechdaily.com/earths-interior-is-cooling-much-faster-than-expected/