Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 1.

Вестник МГТУ. 2024. Т. 27, № 1. С. 61-66. DOI: https://doi.org/10 .21443/1560-9278-2024-27-1-61-66 УДК 550.383 Высокая теплопроводность ядра Земли и геодинамо М. Ю. Решетняк Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия; e-mail : m.reshetnyak@gmail.com, O RCID : https://orcid.org/00 00-0002-4909-6336 Информация о статье Поступила в редакцию 20.07.2023; получена после доработки 13.09.2023; принята к публикации 20.09.2023 Ключевые слова: эволюция Земли, тепловая и композиционная конвекции, геомагнитное поле, ядро Земли, граница ядро - мантия Для цитирования Реферат Геомагнитное поле генерируется механизмом динамо в ядре Земли, поддерживаемым в процессе остывания планеты и роста твердого ядра. Магнитное поле существовало задолго до появления твердого ядра, но по имеющимся оценкам и расчетам, этого не могло быть. Согласно некоторым моделям остывания ядра Земли теплопроводность в нем выше общепринятых значений в три раза; величина конвективного теплового потока уменьшается, генерация магнитного поля прекращается. В этих моделях величина теплового потока на границе ядро - мантия за все время существования Земли линейно уменьшилась лишь на 15-20 %, что является грубым предположением. Значительные изменения теплового потока предсказывают модели остывания мантии, в которых рост конвективного теплового потока в древности происходит за счет уменьшения вязкости мантии при увеличении температуры вещества. При рассмотрении модели остывания Земли с трехкратным значением теплопроводности ядра показано, что использование комбинированной модели остывания ядра и мантии позволяет значительно увеличить в древности тепловой поток на границе ядро - мантия. Для замедления роста твердого ядра в модель включен субадиабатический слой; в результате размер твердого ядра удовлетворяет сейсмологическим наблюдениям. Модель позволяет получить достаточное количество энергии для генерации геомагнитного поля с момента появления жидкого ядра и по настоящее время. Появление твердого ядра 2,4 млрд лет назад, не приводящее в модели к резким изменениям теплового потока, согласуется с палеомагнитными наблюдениями, не фиксирующими изменений в поведении магнитного поля. Модель не исключает существование мультипольного магнитного поля на начальном этапе. Решетняк М. Ю. Высокая теплопроводность ядра Земли и геодинамо. Вестник МГТУ. 2024. Т. 27, № 1. С. 61-66. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2024-27-1-61-66. Article info Received 20.07.2023; received in revised 13.09.2023; accepted 20.09.2023 Key words: Earth evolution, thermal and compositional convections, geomagnetic field, Earth's core, core - mantle boundary For citation High thermal conductivity of the Earth’s core and geodynamo Maxim Yu. Reshetnyak Schmidt Institute o fPhysics o f the Earth, Russian Academy o f Sciences, Moscow, Russia; e-mail: m.reshetnyak@gmail.com, O RCID : https://orcid.org/00 00-0002-4909-6336 Abstract The geomagnetic field is generated by dynamo processes in the Earth's core. This process is supported by the cooling of the planet and the growth of the solid core. It is known that the magnetic field existed long before the appearance of the solid core, although according to available estimates and calculations, this could not have happened. Moreover, according to some models, thermal conductivity in the Earth's core may be three times higher than generally accepted values. In this case, the magnitude of the convective heat flow decreases and the generation of the magnetic field stops. In the above-mentioned models it was assumed that the magnitude of the heat flow at the core - mantle boundary over the entire existence of the Earth linearly decreased by only 15-20 %. The latter is a rough guess. Significantly large changes in heat flow are predicted by models of mantle cooling, in which the growth of convective heat flow in ancient times occurs due to a decrease in the viscosity of the mantle with an increase in the temperature of the substance. Below we consider a model of the cooling of the Earth with a threefold value of the thermal conductivity of the core. It is shown that the use of a combined model of core and mantle cooling makes it possible to significantly increase the heat flow at the core - mantle boundary in ancient times. To slow down the growth of the solid core, a subadiabatic layer is included in the model. As a result, the size of the solid core in the model satisfies seismological observations. The model allows us to obtain a sufficient amount of energy to generate a geomagnetic field, starting from the moment the liquid core appeared and to the present. The appearance of a solid core 2.4 billion years ago, which does not lead to sharp changes in heat flow in the model, is consistent with paleomagnetic observations that do not record changes in the behavior of the magnetic field. The model does not exclude the existence of a multipole magnetic field at the initial stage. Reshetnyak, M. Yu. 2024. High thermal conductivity of the Earth's core and geodynamo. Vestnik of MSTU, 27(1), pp. 61-66. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2024-27-1-61-66. 61