Полупрозрачная Земля

А вот еще одна интересная статья по геофизике, на этот раз из последнего выпуска Science: Optical Absorption and Radiative Thermal Conductivity of Silicate Perovskite to 125 Gigapascals. Если вкратце, то авторы приходят к выводу, что в нижней мантии, вплоть до границы с ядром, доминирует лучистая теплопередача. То бишь, тепло сквозь мантию передается в основном через свет, в инфракрасном и оптическом диапазонах. (Откуда, спросите, такой "подземный свет"? Так ведь температуры там тысячи градусов, вот все и светится.)

Как пришли к этому выводу? Вообще, нижняя мантия считается состоящей в основном из минерала алюмосиликатного (Mg,Fe)-перовскита (или как там его правильно называть). При обычных условиях это полупрозрачный минерал -- не такой прозрачный, как например стекло, но все равно, отдельные крупинки вполне прозрачны. Однако долгое время считалось, что при высоких давлениях, таких как в нижней мантии, он становится сильно поглощающим, т.е. непрозрачным.

Какое-то время назад возникло подозрение, что его полупрозрачность может держаться довольно долго с ростом давления. И вот сейчас провели прямые эксперименты вплоть до давления 125ГПа (т.е. 1,25 млн. атмосфер, что соответствует нижней границе нижней мантии) и сняли спектры поглощения в ИК и оптической области. Оказалось, что коэффициент поглощения растет с давление, но не шибко сильно. Типичная длина пробега фотонов даже при столь высоких давлениях составляет 100-200 микрон. Ну, это примерно как слюда. Да и визуальное наблюдение крупинки этого минерала толщиной 30 микрон прямо внутри алмазной наковальни при давлении в 1,25 млн. атмосфер показало, что она вполне себе окрашенно-прозрачная.

На основе этих спектров поглощения был вычислен коэффициент лучистой теплопередачи, и он оказался вполне нехилым, вплоть до 10 Вт/м/К. Утверждается, что это больше, чем простая теплопроводность. Т.е. выходит, что тепло передается через мантию в основном светом, который как бы просачивается через "полупрозрачное" вещество мантии ("полупрозрачное", конечно, это сказано очень условно).

Тут есть правда одно "но". Спектры в опыте были получены при выских давлениях, но комнатных температурах, а в Земле температуры высокие. Но поскольку воспроизвести их в лаборатории трудно, авторы на основании каких-то теоретических аргументов говорят, что спектры не должны измениться сильно.