Skupina raziskovalcev, ki jo vodi Ho-Kwang Mao iz ustanove Carnegie v ZDA, je razkrila skrivnost, ki geologe že dolgo muči. Avtorja sta pojasnila, iz katerih mineralov so območja upočasnjevanja potresnih valov na meji jedro-plašč in v laboratoriju reproducirali postopek njegovega nastanka. Če so ugotovitve znanstvenikov pravilne, se takšne cone izkažejo za velikansko skladišče kisika, ki lahko vpliva na zgodovino življenja na Zemlji. Znanstveni članek z rezultati študije je bil objavljen v reviji Nature 22. novembra 2017.
Kako vemo, kaj nam je pod nogami? To preprosto vprašanje je za geologe glavobol. Potovanje do središča Zemlje obstaja le na straneh knjig znanstvene fantastike, v resnici pa rekordna globina vrtanja komaj presega 12 kilometrov.
Na pomoč so znanstvenikom priskočili potresni valovi, ki se na različne načine širijo v skalah različnih gostot, omogočajo izvajanje "ultrazvoka" v globine našega planeta. Vendar so informacije, ki jih je mogoče dobiti pri takšnem skeniranju, nepopolne. Pogosto prejeti odgovori sprožijo le nova vprašanja. Pravzaprav kot na katerem koli drugem področju znanosti.
Na globini 2900 km se nahaja meja jedro-plašč. Geologi že dolgo odkrivajo območja, na katerih seizmični valovi premikajo nenavadno počasi. Imenovali so jih cone ultra nizke hitrosti, v angleških conah ultra-low speed, od tod tudi kratica UVZ. Toda kaj je to? Kateri skrivnostni material tako upočasni vibracije zemlje?
Znanstveniki že dolgo razpravljajo o tem vprašanju in že so bile predlagane številne hipoteze. Vendar imajo vsi eno pomanjkljivost: pojasniti je treba, kako se je potrebna snov kot celota končala na takšni globini.
Zdi se, da je ekipa Ho-Kwana z enim kamnom ubila dve ptici. Raziskovalci so na mestu našli ustrezen mineral in preprost mehanizem za njegovo tvorbo. Res je, da je ta uspeh pripeljal do vprašanja, da je treba nekaj pregledati v zgodovini Zemljine biosfere.
Mineral, ki je bil avtorjem všeč, je železov peroksid FeO2Hx (število vodikovih atomov je lahko različno). Ko govorijo o delu svojih predhodnikov, pravijo, da so stabilne v pogojih spodnje odeje.
Toda od kod ga lahko dobite? Da bi odgovorili na to vprašanje, so znanstveniki v laboratoriju poustvarili majhen del globin infernala. Diamantni prijemalci so snov stisnili in ustvarili tlak 860 tisoč atmosfer. Laserski žarek, ki je prodrl prozorne diamantne plošče, je ogreval reagente na 1900 stopinj Celzija.
Promocijski video:
V teh pogojih, kot so ugotovili avtorji, iz najpreprostejših komponent: železa in vode nastaja železov peroksid. V jedru Zemlje je toliko železa, kot je potrebno - v resnici je izdelan predvsem iz te kovine. In voda? Po navedbah avtorjev se vsako leto 300 milijonov ton vode zaradi gibanja tektonskih plošč potopi v globine plašča. Po njihovih izračunih bi bilo desetina vode v svetovnem oceanu dovolj, da bi ustvarili celoten opaženi UVZ. Za primerjavo: po nekaterih ocenah je v notranjosti Zemlje 90-krat več vode, vključno s skorjo, plaščem in jedrom, kot na površini.
Izkaže se, da potreben mineral nastane na meji plašča in jedro iz snovi, ki jih je tam dovolj. Toda, ali je to res odgovorno za sliko, ki jo opazimo na seizmogramih?
To so preizkusili tudi raziskovalci. S poskusi in teoretičnimi izračuni so ugotovili, da zahtevane značilnosti (hitrost zvoka, gostota itd.) Vsebujejo mešanico, v kateri je 40-50% železov peroksid, ostalo pa v običajnih kamninah spodnje plašče. Lastnosti take mešanice se odlično ujemajo s podatki opazovanja z UVZ. Zdi se, da je bila razkrita skrivnost skrivnostnih "upočasnjenih con".
Toda to odkritje sproža druga zanimiva vprašanja. Kot je pojasnjeno v sporočilu za javnost študije, predstavljajo nahajališča železovega peroksida velikanski rezervoar kisika. Občasno se lahko sprosti kisik in doseže površino. Vpliv takih dogodkov in njihova možna povezava s podnebnimi spremembami, množičnimi izumrtji in drugimi velikimi dogodki še ni treba preučiti.