O echipă de cercetători condusă de Ho-Kwang Mao, de la Instituția Carnegie din Statele Unite, pare să fi descoperit un mister care i-a îndurat pe geologi. Autorii au explicat în ce constă mineralele zonele de încetinire a undelor seismice aflate la limita miezului-manta constă și au reprodus procesul de formare a acestuia în laborator. Dacă concluziile oamenilor de știință sunt corecte, astfel de zone se dovedesc a fi un depozit uriaș de oxigen, care poate influența istoria vieții pe Pământ. Un articol științific cu rezultatele studiului a fost publicat în revista Nature pe 22 noiembrie 2017.
De unde știm ce este sub picioarele noastre? Această întrebare simplă este o durere de cap pentru geologi. Călătoria până în centrul Pământului există doar în paginile cărților de ficțiune științifică, dar, de fapt, adâncimea de forare record abia depășește 12 kilometri.
Valurile seismice au venit în ajutorul oamenilor de știință, care s-au răspândit în moduri diferite în roci de densități diferite, permit efectuarea „ultrasunetelor” chiar în adâncurile planetei noastre. Cu toate acestea, informațiile care pot fi obținute dintr-o astfel de scanare sunt incomplete. De multe ori răspunsurile primite nu ridică decât întrebări noi. De fapt, ca în orice alt domeniu al științei.
La o adâncime de 2900 km, se află granița miez-manta. Geologii au descoperit de mult timp zone în care undele seismice se mișcă neobișnuit de încet. Au fost numite zone de viteză ultra-joasă, în zone de viteză ultra-joasă engleză, de unde și abrevierea UVZ. Dar ce este? Ce material misterios încetinește atât de mult vibrația pământului?
Această problemă a fost discutată de mult timp de către oamenii de știință și au fost deja propuse multe ipoteze. Cu toate acestea, toate au un dezavantaj: este necesar să explicăm cum substanța necesară în ansamblu a ajuns la o asemenea adâncime.
Echipa lui Ho-Kwan pare să fi ucis două păsări cu o singură piatră. Cercetătorii au găsit un mineral adecvat și un mecanism simplu pentru formarea acestuia chiar la fața locului. Este adevărat, acest succes a dus la întrebarea necesității de a revizui ceva din istoria biosferei Pământului.
Mineralul care le-a plăcut autorilor este peroxidul de fier FeO2Hx (numărul de atomi de hidrogen poate fi diferit). Vorbind despre activitatea predecesorilor lor, ei spun că sunt stabili în condițiile mantiei inferioare.
Dar de unde îl puteți obține? Pentru a răspunde la această întrebare, oamenii de știință au recreat o mică parte din adâncurile infernale din laborator. Griptoarele de diamante au comprimat substanța, creând o presiune de 860 mii atmosfere. Un fascicul laser care pătrunde pe plăci de diamante transparente a încălzit reactivii la 1900 de grade Celsius.
Video promotional:
În aceste condiții, după cum au constatat autorii, peroxidul de fier este format din cele mai simple componente: fier și apă. În miezul Pământului există atât de mult fier cât este necesar - de fapt este fabricat în principal din acest metal. Si apa? Potrivit autorilor, anual, 300 de milioane de tone de apă se scufundă în adâncurile mantalei, datorită mișcării plăcilor tectonice. Conform calculelor lor, o zecime din apa din Oceanul Mondial ar fi suficientă pentru a crea întregul UVZ observat. Pentru comparație: conform unor estimări, în interiorul Pământului există 90 de ori mai multă apă, inclusiv crusta, mantaua și miezul, decât la suprafață.
Se dovedește că mineralul necesar se formează la marginea mantalei și a miezului din substanțe care sunt suficiente acolo. Dar este aceasta într-adevăr responsabilă pentru imaginea observată pe seismograme?
Cercetătorii au testat și acest lucru. Folosind experimente și calcule teoretice, au descoperit că caracteristicile cerute (viteza sunetului, densitatea etc.) au un amestec, în care 40-50% este peroxid de fier, iar restul se află în roci comune ale mantalei inferioare. Proprietățile unui astfel de amestec sunt de acord excelent cu datele observaționale de la UVZ. Se pare că secretul misterioaselor „zone de încetinire” a fost dezvăluit.
Dar această descoperire ridică alte întrebări interesante. După cum s-a explicat într-un comunicat de presă al studiului, depozitele de peroxid de fier reprezintă un rezervor uriaș de oxigen. Din când în când, oxigenul poate fi eliberat și poate ajunge la suprafață. Implicațiile acestor evenimente și legătura posibilă a acestora cu schimbările climatice, extincțiile în masă și alte evenimente grandioase rămân de studiat.
