我們地球的演變是其冷卻的故事。45億年前，年輕的地球表面普遍存在極端的溫度，它被岩漿的深海所覆蓋。經過數百萬年，地球的表面冷卻形成了一個脆性的地殼。然而，從地球內部發出的巨大熱能使動態過程開始運動，如地幔對流、板塊構造和火山活動。
然而仍沒有答案的問題是，地球冷卻的速度有多快，這種持續的冷卻可能需要多長時間才能使上述熱驅動的過程停止。
一個可能的答案可能在於形成地核和地幔之間邊界的礦物的導熱性。
這個邊界層是相關的，因為在那裡，地球地幔的粘性岩石跟地球外核的熱鐵鎳熔體直接接觸。這兩層之間的溫度梯度非常陡峭，所以這裡可能有大量的熱量流動。邊界層主要是由礦物bridgmanite形成。然而，研究人員很難估計這種礦物從地心向地幔傳導多少熱量，因為實驗驗證非常困難。
現在，ETH教授Motohiko Murakami和他來自卡內基科學研究所的同事們已經開發了一個複雜的測量系統，這使得他們能在實驗室里在地球內部普遍存在的壓力和溫度條件下測量橋石的熱傳導率。為了進行測量，他們在一個用脈衝激光加熱的鑽石單元中使用了最近開發的光學吸收測量系統。
Murakami指出：“這個測量系統讓我們表明，bridgmanite的熱導率比假設的高約1.5倍。”這表明，從地心進入地幔的熱流也比以前認為的要高。更大的熱流反過來增加了地幔對流，加速了地球的冷卻。這可能導致由地幔的對流運動保持的板塊構造，這比研究人員根據以前的熱傳導值所預期的減速更快。
Murakami和他的同事還表明，地幔的快速冷卻將改變地核-地幔邊界的穩定礦物相。當它冷卻時，bridgmanite變成了礦物後過氧化物。但研究人員估計，一旦後過氧化物出現在地核-地幔邊界並開始佔主導地位，地幔的冷卻可能確實會進一步加快，因為這種礦物的導熱效率甚至比bridmanite更高。
“我們的結果可以給我們一個關於地球動態演變的新視角。它們表明，地球像其他岩石行星水星和火星一樣，正在冷卻並變得不活躍，比預期的快得多，”Murakami解釋道。
然而他無法說明這需要多長時間，例如，地幔中的對流要停止。而要做到這一點，首先需要更好地了解地幔對流在空間和時間方面是如何運作的。此外，科學家還需要搞清楚地球內部放射性元素的衰變–熱量的主要來源之一–是如何影響地幔的動態的。