Znanstveniki odkrili skrivnostne strukture v globinah Zemlje: zdaj lahko dobimo pojasnilo, zakaj naš planet podpira življenje

Dolga leta so znanstveniki poskušali razumeti dve ogromni in skrivnostni tvorbi, skriti globoko v notranjosti našega planeta. Njuna velikost in nenavadne lastnosti se težko ujemajo s splošno sprejetimi predstavami o tem, kako se je Zemlja razvila.

Nedavna študija, objavljena v reviji Nature Geoscience, ki jo je vodil geodinamik Yoshinori Miyazaki z univerze Rutgers, ponuja prepričljivo razlago teh struktur in njihove vloge pri dolgoročni poseljivosti našega planeta.

Te tvorbe, znane kot obsežna območja z nizko hitrostjo strižnih valov in območja z izjemno nizko hitrostjo valov, se nahajajo na meji med plaščem in jedrom, skoraj 2900 kilometrov pod površjem.

Obsežna območja z nizko hitrostjo strižnih valov so ogromne gmote izjemno vroče in goste kamnine, ena pod Afriko in druga pod Pacifikom.

Območja z izjemno nizko hitrostjo valov pa delujejo kot tanke, skoraj staljene zaplate, ki ležijo neposredno na jedru in spominjajo na bazene lave. Oboje močno upočasni potovanje seizmičnih valov, kar pomeni, da je njuna kemična sestava drugačna od okoliškega plašča.

»To niso naključna presenečenja,« pravi Miyazaki, izredni profesor na Oddelku za zemljepisne in planetarne znanosti Rutgersove šole za umetnost in znanost. »So prstni odtisi najzgodnejše zgodovine Zemlje. Če razumemo, zakaj obstajajo, lažje razumemo, kako je nastal naš planet in zakaj je postal primeren za življenje.«

Planet, rojen iz oceana magme

Po Miyazakijevih besedah je bila Zemlja pred milijardami let prekrita s svetovnim oceanom magme. Ko se je počasi ohlajala, so znanstveniki pričakovali, da se bo plašč razslojil na območja z različnimi kemičnimi sestavami, podobno kot se pri zamrzovanju sadnega soka ločita sladkoren in vodnat sloj.

A podatki kažejo, da se takšna jasna razslojenost ni nikoli zgodila. Namesto tega so se omenjene globinske strukture nakopičile kot neenakomerne gmote na dnu plašča.

»Ravno ta nasprotje nas je spodbudilo k raziskavi,« pravi Miyazaki. »Če izračunamo, kaj bi se moralo zgoditi, ne dobimo slike, ki jo vidimo v Zemljinem plašču danes. Nekaj je manjkalo.«

Po ugotovitvah njegovih sodelavcev je manjkajoči del prav Zemljino jedro. Njihov model nakazuje, da sta skozi milijarde let elementi, kot sta silicij in magnezij, prehajala iz jedra v plašč ter ga premešala. Zaradi tega se močna kemična razslojenost ni mogla oblikovati. Ta počasen prenos materiala lahko pojasni nenavadno sestavo globokih struktur, ki so lahko otrdeli ostanki tako imenovanega »bazalnega oceana magme«, prepojenega z delci iz jedra.

»Predlagali smo, da material prehaja iz jedra navzgor,« pravi Miyazaki. »Ko v izračune vključimo jedro, dobimo sliko, ki se ujema s tem, kar opazujemo danes.«

Posledice za razvoj Zemlje

To odkritje presega zgolj razumevanje globinske geokemije. Interakcije med jedrom in plaščem so morda vplivale na to, kako se je Zemlja ohlajala, kako so izbruhali vulkani in kako se je razvijala atmosfera. To pa bi lahko pojasnilo, zakaj je Zemlja danes prekrita z oceani in življenjem, medtem ko je Venera peklensko vroča, Mars pa mrzla in suha puščava.

»Zemlja ima vodo, življenje in razmeroma stabilno atmosfero,« pravi Miyazaki. »Venerina atmosfera je stokrat gostejša od Zemljine in skoraj povsem ogljikov dioksid. Marsova je izjemno tanka. Še vedno ne razumemo povsem, zakaj je tako. A dogajanje v notranjosti planeta, torej kako se ohlaja in kako se spreminjajo njegove plasti, je lahko velik del odgovora.«

Z združevanjem seizmičnih opazovanj, mineralne fizike in geodinamičnega modeliranja je študija te skrivnostne strukture prikazala kot ključne sledi o tem, kako je Zemlja nastajala. Ravno te strukture lahko celo napajajo znamenite vroče točke, kot sta Havaji in Islandija, kar neposredno povezuje globoko notranjost planeta s površjem.

»To delo je lep primer, kako lahko združitev planetarnih znanosti, geodinamike in mineralne fizike razjasni nekatere izmed najstarejših ugank o Zemlji,« pravi Jie Deng s Princetona, soavtor študije.

Raziskovalci dodajajo, da vsak nov dokaz pomaga zapolniti manjkajoče dele zgodbe o oblikovanju Zemlje, tako da se raztreseni namigi postopoma spreminjajo v jasnejšo sliko.

»Čeprav nam namigov ni veliko, nam uspeva ustvariti zgodbo, ki je smiselna,« pravi Miyazaki. »Ta študija nam daje dodatno gotovost o tem, kako se je Zemlja razvila in zakaj je tako posebna.«

Prirejeno po: scitechdaily.com