Исследователи предсказали теплопроводность и распределение теплового потока на границе ядро-мантия

Команда под руководством профессора У Чжунцина из Научно-технического университета Китая (USTC) Академии наук Китая (CAS) предсказала теплопроводность бриджманита и постперовскита при высоких давлениях и температурах с помощью машинного обучения (MLP). Это позволило прояснить распределение теплового потока и величину теплового потока на границе ядро-мантия (CMB). Исследование было опубликовано в Earth and Planetary Science Letters.

Тепловой поток от ядра является фундаментальным параметром для понимания структуры и эволюции Земли. Команда разработала эффективный вычислительный метод, комбинируя расчеты из первых принципов с машинным обучением. Моделирование показало, что в самом нижнем слое мантии 12,5 мол.% Fe снижает теплопроводность бриджманита и постперовскита на 10% и 14% соответственно, а фазовый переход от бриджманита к постперовскиту увеличивает теплопроводность на 20–30%.

Сочетая эти результаты с предыдущими данными о распределении минералов и температуры, ученые определили тепловой поток на CMB. Высокотемпературные провинции с низкой скоростью сдвига (LLSVP) создают анизотропию в его распределении. Полученная величина общего теплового потока через CMB составила 7,1 ± 0,5 ТВт. На основе закона сохранения энергии команда также оценила возраст внутреннего ядра в 0,75 ± 0,35 млрд лет (Ga).