Roztavené nitro Země se pravděpodobně ochlazuje mnohem rychleji, než se dosud odhadovalo, a podle vědců se ochlazování ve vzdálené budoucnosti ještě výrazněji zrychlí. Tento objev učinili odborníci z Carnegie Institution for Science a Švýcarského federálního technologického institutu (ETH) v Curychu.
Vědecká komunita již dlouho ví, že se nitro Země bude postupně ochlazovat, až do fáze, kdy zanikne vulkanická činnost, která spolu s dalšími faktory umožňuje život na naší planetě. Ačkoli to bude trvat tisíciletí, vědci nemají možnost přesně určit, kdy zemské jádro zcela vychladne.
Jde to rychleji, než jsme mysleli
Vývoj naší Země je vlastně dlouhým příběhem jejího ochlazování. Před 4,5 miliardami let panovaly na povrchu planety extrémní teploty a byla pokryta hlubokým oceánem magmatu. Během milionů let se povrch planety ochladil a vytvořil křehkou kůru. Obrovská tepelná energie vycházející z nitra však uvedla do pohybu dynamické procesy, jako je konvekce pláště, desková tektonika a vulkanismus.
Stále však zůstávají nezodpovězené otázky, jak rychle se bude Země ochlazovat a jak dlouho může trvat, než toto probíhající ochlazování zastaví výše zmíněné tepelně podmíněné procesy. Jedna z možných odpovědí může spočívat v tepelné vodivosti minerálů, které tvoří hranici mezi zemským jádrem a pláštěm.
Hraniční vrstva je důležitá, protože právě zde je viskózní hornina zemského pláště v přímém kontaktu s horkou železo-niklovou taveninou vnějšího jádra planety. Teplotní gradient mezi oběma vrstvami je velmi strmý, takže zde může proudit obrovské množství tepla. Mezní vrstva je tvořena především minerálem bridgmanitem. Otázkou bylo, kolik tepla tento minerál vede ze zemského jádra do pláště, protože experimentální ověření je velmi obtížné.
Odpověď hledali v bridgmanitu
Aby vědci z Carnegie a ETH Curych lépe pochopili proces ochlazování naší planety, rozhodli se prozkoumat bridgmanit. Umístili proto vzorky bridgmanitu do diamantové kovadlinky, která byla následně zahřáta laserem, aby simulovala prostředí s vysokou teplotou a tlakem, které se nachází pod zemskou kůrou. Poté měřili tepelnou vodivost bridgmanitu pomocí systému optické absorpce.
Vzorky bridgmanitu v diamantové kovadlince
„Naše výsledky by mohly poskytnout nový pohled na vývoj dynamiky Země,“ uvedl v tiskovém prohlášení autor studie profesor Motohiko Murakami. „Naznačují, že Země, stejně jako ostatní kamenné planety Merkur a Mars, chladne a stává se neaktivní mnohem rychleji, než se předpokládalo.“
Pointa zjištění je logická – ukázalo se totiž, že bridgmanit vede teplo zhruba 1,5krát lépe, než se dříve odhadovalo. To znamená, že teplo musí přecházet z jádra do pláště snadněji, než se dosud předpokládalo. Rychlejší přenos tepla znamená vyšší rychlost ochlazování, takže ve výsledku bude zemské jádro chladnout rychleji, než jsme si původně mysleli.
Co to znamená? Přesně nevíme
Další zjištění plyne z toho, že se bridgmanit při ochlazování mění na minerál zvaný post-perovskit, který vede teplo ještě rychleji. Vnitřní část Země by tedy mohla začít chladnout stále rychleji, jakmile se bridgmanit začne formovat do post-perovskitu.
Vědci však nedokážou říci, jak dlouho bude trvat, než ochlazení bude mít nějaké viditelné následky. „O těchto typech událostí stále nevíme dost na to, abychom mohli přesně určit jejich časový průběh.“ konstatoval Motohiko Murakami. Vědci navíc potřebují objasnit, jak rozpad radioaktivních prvků v zemském nitru – jeden z hlavních zdrojů tepla – ovlivňuje dynamiku pláště.
Je důležité poznamenat, že ochlazování Země bude pravděpodobně trvat miliardy let, a to i při nově odhadovaném zrychleném tempu. O nitru naší vlastní planety toho zatím víme pozoruhodně málo. Teprve loni bylo například zjištěno, že se zemské jádro postupně vyklenuje, přičemž vědci si nejsou jisti proč.
