Träge Überraschung Tief In Der Erde Gefunden

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Die wärme im erdkern fließt schwächer als zuvor angenommen, sagen wissenschaftler, die die hochdruck- und hochtemperaturbedingungen im labor simuliert haben.

Die Art und Weise, wie Wärme in der Nähe des Erdkerns fließt, ist der Schlüssel zum Verständnis der Entwicklung des Planeten. Es hat sich nun gezeigt, dass sie sich langsamer bewegt, als bisher angenommen wurde.

Die Art und Weise, wie Wärme innerhalb der Erde fließt, hilft zu kontrollieren, wie sich die Innereien der Welt bewegen. Dies wiederum führt zu Großereignissen auf der Oberfläche des Planeten - zum Beispiel das Driften der Kontinente oder das Aufsteigen riesiger Säulen aus heißem geschmolzenem Gestein aus dem Erdkern. Aufgrund seiner Tiefe bleibt jedoch viel unklar, wie Wärme in der Nähe des tiefen unteren Mantelgebiets etwa 400 bis 1.800 Meilen (660 bis 2.900 Kilometer) unter der Oberfläche strömt. (Die Erde besteht aus einem festen inneren Kern, der von einem flüssigen Metallkern umgeben ist, über dem sich der feste, aber fließende Mantel befindet, der von der Erdkruste des Planeten bedeckt ist.)

Um zu verstehen, wie sich der untere Erdmantel der Erde verhält, haben die Forscher versucht, den Gestein der dort herrschenden Hitze und dem Druck auszusetzen, was keine leichte Aufgabe ist. In diesem Experiment verwendeten die Forscher eine neue Technik, um zum ersten Mal zu messen, wie die Wärme im Gestein fließt, während der extreme Druck in der Region herrscht. [Religion und Wissenschaft: 6 Visionen des Erdkerns]

"Der untere Mantel befindet sich auf dem Kern, wo der Druck zwischen 230.000 und 1,3 Millionen Mal so hoch ist wie der Druck auf Meereshöhe", sagte der Forscher Douglas Dalton von der Carnegie Institution in Washington in einer Erklärung. "Die Temperaturen sind wie ein Inferno - von etwa 2.800 bis 6.700 Grad Fahrenheit (1.500 bis 3.700 Grad Celsius)."

Die Forscher experimentierten mit Magnesiumoxid, das in den Hauptbestandteilen des Mantels vorkommt. Sie drückten die Proben zwischen zwei Diamanten mit einem Amboss. "Wir haben bei Raumtemperatur den 600.000-fachen Atmosphärendruck erreicht", sagte der Forscher Alexander Goncharov, Physiker der Carnegie Institution, in der Erklärung.

In der Vergangenheit konnten Wissenschaftler nur die Wärmeleitfähigkeit von Mineralien messen oder wie leicht sie Wärme unter relativ niedrigen Drücken übertragen können. Es kann schwierig sein, Sonden für die Prüfung der Wärmeleitfähigkeit in den begrenzten Grenzen zu installieren, in denen hohe Drücke erzeugt werden. Um dieses Hindernis zu überwinden, verwendeten Goncharov und seine Kollegen Laser, die die Oberfläche einer Probe scannen und deren Reflexionsgrad messen konnten. Die Forscher könnten diese Zahl dann verwenden, um die Temperatur der Probe abzuleiten, wodurch vermieden werden muss, dass sie in enge Räume passen müssen, um mit den Probenmaterialien in Kontakt zu bleiben.

"Die Lasertechnik, die unser Team verwendet hat, ist wirklich einzigartig", sagte Goncharov. "Es war in der Tat ein sehr aufregender Moment, als es unserer Gruppe gelang, zuverlässige Messungen unter Druck durchzuführen."

Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Wärmeleitfähigkeit weniger vom Druck abhing als vorhergesagt. Daher sollte die Wärme im unteren Mantel langsamer fließen, als die Forscher vorhergesagt hatten. An der Grenze zwischen Kern und Mantel schätzte das Team den gesamten Wärmestrom auf etwa 10,4 Terawatt oder 60 Prozent der heute von der Zivilisation genutzten Leistung.

In Zukunft werden die Wissenschaftler andere mineralische Bestandteile des Mantels testen.

"Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Technik andere Hochdruck- und Temperaturstudien auf der tiefen Erde vorantreiben und ein besseres Verständnis darüber vermitteln kann, wie sich die Erde entwickelt und wie Materialien unter intensiven Bedingungen wirken", sagte Gontscharow in der Erklärung.

Die Wissenschaftler detaillierten ihre Ergebnisse online am 9. August in der Zeitschrift Scientific Reports.

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