Геологи обнаружили, что процесс переноса тепла в нижних слоях мантии происходит прежде всего благодаря излучению, а не теплопроводности. Преобладающий на глубине около 2600 километров минерал перовскит, несмотря на давление в миллион раз выше атмосферного, оказался прозрачен.
Геофизики, работающие в научных центрах США и Германии, в лабораторных условиях исследовали поведение минерала перовскита при высоком давлении. Их результаты, опубликованные в журнале Science, свидетельствуют о сохранении прозрачности минерала при давлении в 1,25 миллиона раз выше атмосферного. Слагающий, по современным представлениям, нижние слои мантии Земли перовскит обеспечивает большую часть теплопередачи за счет излучения, а не теплопроводности.
Перовскитом называют группу минералов, чья внутренняя структура организована в виде вложенных друг в друга решеток из атомов кислорода и двух различных металлов. Названный в честь русского геолога графа Перовского минерал первоначально был обнаружен на Урале еще в XIX веке и вплоть до недавнего времени считался сравнительно редким и не представляющим практического интереса.
Однако в 2000-х годах было показано, что перовскит образует при высоких давлениях также и соединение MgSiO3, одно из основных составляющих нижней мантии Земли. Данные, полученные на основе анализа распространения сейсмических волн подтвердили результаты лабораторных исследований на специальных прессах для получения сверхвысоких давлений. По мнению ученых, перовскит может оказаться не редким, а самым распространенным минералом, пусть не на поверхности планеты, но в Земле в целом.
Исследовавшие спектры поглощения силиката магния при высоких давлениях ученые пришли к выводу, что образующийся на глубине около 2600 километров перовскит практически прозрачен для видимого света и ближнего инфракрасного излучения. При температурах около тысячи градусов Цельсия такое свойство оказывается критичным для теплопереноса, раскаленная порода в буквальном смысле начинает светиться и передавать тепло именно за счет излучения. Из трех процессов переноса тепла (теплопроводности, конвекции и излучения) именно излучение играет основную роль в процессах вблизи ядра планеты.
Кроме своей прозрачности (впрочем, ввиду малых размеров кристаллов не стоит ожидать от внутренних слоев Земли прозрачности цельного блока стекла) перовскиты интересны рядом ценных физических свойств. Этот класс веществ уже привлек внимание физиков, работающих со сверхпроводниками — так как структура материала схожа со структурой сверхпроводящей керамики.
Читайте также: Новости России и мира.