Naš planet se formirao prije nekih 4.5 milijardi godina, a od tada njegova unutrašnjost polako gubi toplinu. Dok temperature Zemljine površine i atmosfere osciliraju tijekom eona, njena rastopljena unutrašnjost, moglo bi se reći srce, cijelo vrijeme se konstantno hladi.
zemlja
Kada kažemo Zemljino srce, ne radi se o nategnutoj metafori. Rotirajući dinamo koji se nalazi duboko u našem planetu glavni je pokretač njegovog ogromnog magnetskog polja, nevidljive strukture koja pruža zaštitu Zemlji i omogućuje razvoj biljnom i životinjskom svijetu. Osim toga, znanstvenici smatraju da konvekcija plašta, tektonska i vulkanska aktivnost pomažu u održavanju života jer stabiliziraju globalne temperature i ciklus ugljika.

Neaktivan planet

Budući da se unutrašnjost Zemlje konstantno hladi, to znači da će u jednom trenutku postati kruta i da će pritom nestati sva geološka aktivnost na našem planetu. Tada bi se Zemlja mogla pretvoriti u neplodno nebesko tijelo, poput Marsa ili Merkura. A prema najnovijem istraživanju, to bi se moglo dogoditi prije nego što smo mislili.

Razlog tome bi mogao biti mineralni sloj na granici između Zemljine vanjske jezgre koja se sastoji od željeza i nikla i donjeg plašta. Naime, količina topline koja će iscuriti kroz jezgru i plašt ovisi o provodljivosti tog minerala (silikatni perovskit, bridgamanit).

Određivanje te stope nije tako jednostavno kao ispitivanje vodljivosti bridgmanita u klasičnim atmosferskim uvjetima. Toplinska vodljivost može varirati ovisno o tlaku i temperaturi, koji se uvelike razlikuju na površini i u dubinama našeg planeta.

Kako bi vidjeli kolika je vodljivost tog minerala u specijalnim preduvjetima, planetarni znanstvenik Motohiko Murakami i njegovi kolege sa sveučilišta ETH Zurich u Švicarskoj ozračili su jedan kristal bridgmanita pulsirajućim laserima, istovremeno povećavajući njegovu temperaturu na nekih 2000 stupnjeva Celzijevih i tlak na 80 gigapaskala; što je blizu uvjetima u donjem plaštu.
mjerni uređaj
© Murakami M, et al, 2021
Mjerni uređaj za određivanje toplinske vodljivosti bridgmanita pod visokim tlakom i ekstremnom temperaturom
Zemlja se hladi brže nego što smo mislili

"Time smo pokazali da je toplinska vodljivost bridgmanita oko 1.5 puta veća nego što su pokazivale prijašnje predikcije", rekao je Murakami. To znači da je i protok topline između jezgre i plašta veći nego što smo pretpostavili, odnosno da se unutrašnjost Zemlje hladi brže nego što smo mislili.

A taj proces bi se mogao i ubrzati. Naime, bridgamanit se prilikom hlađenja transformira u drugi mineral post-perovskit, koji još više provodi toplinu te bi se proces gubitka topline jezgre mogao još ubrzati, piše Science Alert.

"Naši rezultati nam daju novu perspektivu o evoluciji Zemljine dinamike. Oni ukazuju na to da se Zemlja, kao i drugi stjenoviti planeti poput Merkura i Marsa, brže hladi i brže postaje neaktivna nego što se očekivalo", rekao je Murakami.

Pitanje vremena

Znanstvenici još uvijek ne znaju o koliko se točnom ubrzanju hlađenja radi. Naime, to nije tako lako izračunati jer je u igri velik broj faktora. Mars se hladi nešto brže jer je znatno manji od Zemlje, ali postoje i drugi čimbenici koji mogu igrati ulogu u tome koliko se brzo hladi unutrašnjost planeta.

Na primjer, raspad radioaktivnih elemenata može stvoriti toplinu, dovoljnu za održavanje vulkanske aktivnosti. Takvi su elementi jedan od glavnih izvora topline u Zemljinom plaštu, ali još uvijek nije u potpunost jasan mehanizam iza njihova procesa.

Kako god, do značajnog hlađenja Zemljine unutrašnjosti ne bi trebalo doći tako brzo, ako gledamo kroz prizmu ljudskog pogleda na vrijeme. Moguće je da će Zemlja i prije toga postati nenastanjiva za čovječanstvo zbog nekih sasvim drugih mehanizama.

Istraživanje naziva Radiative thermal conductivity of single-crystal bridgmanite at the core-mantle boundary with implications for thermal evolution of the Earth objavljeno je u časopisu Earth and Planetary Science Letters.