Varmetransportegenskab i den nederste del af Jordens kappe

Gitter termiske ledningsevner af MgSiO ₃ bridgmanit og postperovskite (PPv) faser under jordens dybeste kappeforhold er blevet bestemt ved kvantemekaniske computersimuleringer. Forskere ved Ehime University fandt en væsentlig stigning i ledningsevnen forbundet med faseændringen. Dette indikerer, at PPv-fasegrænsen ikke kun er grænsen for mineralogien, men også den termiske ledningsevne. Effekten af ​​anisotropi på ledningsevnen af ​​PPv i varmetransportegenskaberne ved den nederste kappe viste sig også at være mindre.

Varmetransport i den dybe Jord styrer dens termiske udvikling. Bestemmelse af den termiske ledningsevne af den nedre kappe er et af de centrale spørgsmål for en bedre forståelse af dybe jordfænomener, såsom stilen med kappekonvektion, magnetfeltets udvikling, og indre kernevækst. Imidlertid, det er dårligt forstået, fordi dybt kappetryk og temperaturforhold er ret vanskelige at replikere i laboratorieforsøg. I den nye undersøgelse, forskerne bestemte den termiske ledningsevne af MgSiO ₃ postperovskite, det mest udbredte mineral i bunden af ​​kappen, som omdannes fra MgSiO ₃ bridgemanit, under de nederste kappeforhold baseret på kvantemekaniske beregninger uden nogen empiriske parametre.

Forskerne fandt et spring i den termiske ledningsevne forbundet med faseovergangen, hvilket indikerer, at postperovskit-fasegrænsen ikke kun er grænsen for mineralogien, men også den termiske ledningsevne (figur 1). Faseændringen frembringer større lateral variation i varmeflux over kerne-kappegrænsen (CMB). Også, de undersøgte virkningerne af anisotropi på den termiske ledningsevne af CMB-varmefluxen og fandt ud af, at den var mindre med krystalorienteringen af ​​postperovskit. Dette kan forklare, hvordan seismisk anisotropi observeret ved bunden af ​​kappen udvikles.