Pētnieku komanda Ho-Kwang Mao vadībā no Kārnegi institūcijas Amerikas Savienotajās Valstīs, šķiet, ir atklājusi noslēpumu, kas jau sen satraucis ģeologus. Autori skaidroja, no kādām minerālvielām seismisko viļņu palēnināšanās zonas pie kodola un mantijas robežas sastāv un laboratorijā reproducē tā veidošanās procesu. Ja zinātnieku secinājumi ir pareizi, tad šādas zonas izrādās milzu skābekļa krātuve, kas var ietekmēt Zemes dzīves vēsturi. Zinātnisks raksts ar pētījuma rezultātiem tika publicēts žurnālā Nature 2017. gada 22. novembrī.
Kā mēs zinām, kas mums ir zem kājām? Šis vienkāršais jautājums satrauc ģeologus. Ceļojums uz Zemes centru pastāv tikai zinātniskās fantastikas grāmatu lappusēs, bet patiesībā rekorda urbšanas dziļums tik tikko pārsniedz 12 kilometrus.
Zinātniekiem palīdzēja seismiskie viļņi, kas dažādos veidos izplatījās dažāda blīvuma klintīs, un tie ļauj veikt "ultraskaņu" mūsu planētas dziļumos. Tomēr informācija, ko var iegūt no šādas skenēšanas, ir nepilnīga. Bieži vien saņemtās atbildes rada tikai jaunus jautājumus. Patiesībā, tāpat kā jebkurā citā zinātnes jomā.
2900 km dziļumā atrodas serdes un mantijas robeža. Ģeologi jau sen ir atklājuši apgabalus, kuros seismiskie viļņi pārvietojas neparasti lēni. Tos sauca par ultra-maza ātruma zonām, angliski - ultra-low speed zone, tātad saīsinājumu UVZ. Bet kas tas ir? Kāds noslēpumains materiāls tik ļoti palēnina zemes vibrāciju?
Šis jautājums ir ilgi apspriests zinātnieku vidū, un jau ir ierosinātas daudzas hipotēzes. Tomēr viņiem visiem ir viens trūkums: ir jāpaskaidro, kā nepieciešamā viela kopumā nokļuva tik dziļi.
Šķiet, ka Ho-Kwan komanda ir nogalinājusi divus putnus ar vienu akmeni. Pētnieki atrada piemērotu minerālu un vienkāršu tā veidošanās mehānismu tieši uz vietas. Tiesa, šie panākumi noveda pie jautājuma par nepieciešamību kaut ko pārskatīt Zemes biosfēras vēsturē.
Minerāls, kas autoriem patika, ir dzelzs peroksīds FeO2Hx (ūdeņraža atomu skaits var būt atšķirīgs). Runājot par priekšgājēju darbu, viņi saka, ka ir stabili zemākās mantijas apstākļos.
Bet no kurienes to var iegūt? Lai atbildētu uz šo jautājumu, zinātnieki nelielu daļu no pagātnes dziļumiem laboratorijā ir atjaunojuši. Dimanta satvērēji saspieda vielu, radot spiedienu 860 tūkstošu atmosfēru. Lāzera stars, kas iekļūst caurspīdīgās dimanta plāksnēs, sildīja reaģentus līdz 1900 grādiem pēc Celsija.
Reklāmas video:
Šajos apstākļos, kā secināja autori, dzelzs peroksīds veidojas no vienkāršākajiem komponentiem: dzelzs un ūdens. Zemes kodolā ir tik daudz dzelzs, cik nepieciešams - patiesībā tas galvenokārt ir izgatavots no šī metāla. Un ūdens? Pēc autoru domām, tektonisko plākšņu kustības dēļ ik gadu mantiņas dziļumā nogrimst 300 miljoni tonnu ūdens. Pēc viņu aprēķiniem, desmito daļu ūdens pasaules okeānā būtu pietiekami, lai izveidotu visu novēroto UVZ. Salīdzinājumam: saskaņā ar dažiem aprēķiniem Zemes iekšienē, ieskaitot garozu, mantiju un serdi, ir 90 reizes vairāk ūdens nekā uz virsmas.
Izrādās, ka nepieciešamais minerāls veidojas no mantijas un serdes robežas no vielām, kuru tur ir pietiekami daudz. Bet vai tas tiešām ir atbildīgs par modeli, kas tiek novērots seismogrammās?
Pētnieki to ir pārbaudījuši arī. Izmantojot eksperimentus un teorētiskos aprēķinus, viņi atklāja, ka nepieciešamajos raksturlielumos (skaņas ātrums, blīvums utt.) Ir maisījums, kurā 40-50% ir dzelzs peroksīds, bet pārējais - parastajās apakšējās mantijas klintīs. Šāda maisījuma īpašības lieliski sakrīt ar UVZ novērojumu datiem. Izskatās, ka ir atklāts noslēpumaino "palēnināšanās zonu" noslēpums.
Bet šis atklājums rada citus interesantus jautājumus. Kā paskaidrots pētījuma paziņojumā presei, dzelzs peroksīda nogulsnes veido milzu skābekļa rezervuāru. Laiku pa laikam skābeklis var izdalīties un sasniegt virsmu. Joprojām nav izpētīta šādu notikumu ietekme un to iespējamā saistība ar klimata izmaiņām, masu izmiršanu un citiem grandioziem notikumiem.