Pod vašimi nogami se lahko skriva več kot 250 milj.
Tam se Zemljina odeja sreča s skorjo. Geoznanstveniki so že dolgo mislili, da je pod tem prehodnim območjem (ki se začne na 255 miljah ali 410 km globoko) mineral, napolnjen z vodo, imenovan brucit, nestabilen in tako razkrojil, da je pošiljal molekule vode, ki tečejo proti površju planeta.
Toda nove raziskave kažejo, da se brucit, ki je 50 odstotkov magnezijevega oksida in 50 odstotkov vode, razgradi, spremeni v drugo, bolj stabilno 3D strukturo. Najdba, podrobno objavljena na spletu 21. novembra v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences, pomeni, da se skriva voda nahaja globlje na Zemlji, kot se je prej mislilo.
"ni bilo povsem pričakovano," je povedal soavtor študije Andreas Hermann, predavatelj računalniške fizike na univerzi v Edinburghu na Škotskem. "ker ljudje že desetletja preučujejo to gradivo in si nihče ni mislil pogledati, ali bo še kakšna faza, preden se bo na koncu razpadlo."
Sondiranje globoke Zemlje
Znanstveniki so prej verjeli, da ostane brucit stabilen le do prehodnega območja, 155 milj globoke (250 km) plasti, tik pod zgornjo plaščjo. Deloma je zgradba minerala podprla to stališče. Brucit je slojni material, v katerem so molekule v vsaki plasti močno povezane med seboj, vendar so slabo povezane z drugimi plastmi. Tak material, če je stisnjen z zadostnim pritiskom, se mora spremeniti. Raziskovalci so prej domnevali, da se bo brucit kot odziv na pritisk prehodnega območja, ki doseže približno 200.000 atmosfer, podrl. (Ena atmosfera je približno tlak na ravni morja).
Ker Hermann in njegov soavtor Mainak Mookherjee, profesor geologije na univerzi Florida Florida, nista mogla direktno preizkusiti globoke Zemlje, sta uporabila kvantno-mehanske izračune in analizirala različne možne strukture brucita v razmerah globoke Zemlje.
"To je računalništvo z velikimi podatki," je dejal Hermann. "Ustvarimo na tisoče struktur, jih optimiziramo in naredimo izračune dovolj natančne, da če nekaj izstopa kot bolj stabilno kot nekaj drugega, lahko zanesljivo rečemo, da je tako."
Brucite je dobro proučen in razmeroma preprost mineral. Kljub temu je Hermann dejal, da je bilo ključno pri novih izračunih ignoriranje obstoječih predpostavk o brucitu. Po več mesecih vodenja različnih struktur prek svojega računalniškega programa so raziskovalci odkrili prej neznano fazo brucita, ki bi lahko zdržala visoke pritiske v spodnjem plašču.
Tudi s to novo fazo brucita znanstveniki še vedno ne morejo neposredno izmeriti količine snovi v plašču ali koliko vode vsebuje mineral. Vendar sta Hermann in Mookherjee razvila elastične lastnosti nove faze brucita. Če je to vedel, je dejal Hermann, lahko seizmologi odkrijejo, koliko brucita je v plašču, ker se podpisi potresa razlikujejo glede na elastičnost kamnine, skozi katero potujejo.
Zakaj je brucit pomemben
Trenutne ocene kažejo, da lahko globoka Zemlja zadrži toliko vode kot vsi oceani na planetu. Ta rezervoar vode in dodatni trovi brucit sta lahko tudi pomembna za gibanje materialov po Zemlji. Medtem ko minerali, ki vsebujejo vodo, potujejo skozi zemeljske plasti, se materiali sčasoma razgradijo in sprostijo vodo, ki se vrača na površje, pogosto s pomočjo vulkanske aktivnosti.
Voda je bistvenega pomena za recikliranje mineralov s pomočjo vulkanizma in tektonike plošč, saj zagotavlja mazanje, potrebno, da se različni kamniti materiali premikajo drug mimo drugega, kot se to dogaja v območjih subdukcije. Prav tako pomaga, da se nekateri materiali raztopijo kot premik skozi skalni cikel. Brez vode bi, je dejal Hermann, planet zašel v geološki zastoj. To pomeni, da ni nobene nove skorje ali zemlje in zastoja vulkana; te spremembe bi lahko imele katastrofalne učinke na zemljo in ozračje planeta.
Poleg tega, da bi znanstveniki verjetno spremenili razumevanje vodnih rezervoarjev daleč pod zemeljsko površino, je Hermann dejal, da to raziskovanje zagovarja nov način razmišljanja o globoki Zemlji na splošno. Raziskovalci ne bi našli te nove faze, če bi podprli sprejeto različico, je dejal.
