Przez dziesięciolecia geologowie zastanawiali się nad dwiema ogromnymi, niezwykłymi formacjami ukrytymi głęboko w płaszczu Ziemi. Struktury te — znane jako obszary o niskiej prędkości ścinania (LLSVP) i strefy o ultraniskiej prędkości ścinania (ULVZ) — od dawna wymykały się łatwemu wyjaśnieniu. Nowe badania przeprowadzone na Uniwersytecie Rutgers sugerują, że nie są to przypadkowe anomalie, ale raczej relikty burzliwej wczesnej historii Ziemi, oferujące ważne wskazówki, dlaczego nasza planeta nadawała się do zamieszkania.
Tajemnicze konstrukcje
LLSVP to masy gęstej, gorącej skały wielkości kontynentu, zlokalizowane na granicy rdzenia i płaszcza, około 2900 km pod powierzchnią. Jeden znajduje się pod Afryką, a drugi pod Oceanem Spokojnym. Z drugiej strony ULVZ to cienkie, stopione obszary przyklejone do samego rdzenia, przypominające kałuże lawy. Obie struktury znacząco spowalniają fale sejsmiczne, co wskazuje na anomalny skład.
Dlaczego to ważne: Zrozumienie tych struktur nie dotyczy tylko geologii głębinowej. Chodzi o odkrycie warunków, które pozwoliły na wytworzenie na Ziemi wody w stanie ciekłym, atmosfery nadającej się do oddychania, a ostatecznie życia. Wenus i Mars, mimo że są planetarnymi sąsiadami Ziemi, okazały się zupełnie inne; badanie to sugeruje, że interakcje rdzeń-płaszcz mogą być kluczowym czynnikiem tej różnicy.
Historia mieszaniny
Wczesne teorie przewidywały, że gdy Ziemia ostygnie ze swojego pierwotnego stanu stopionego, płaszcz rozdzieli się na odrębne warstwy chemiczne. Badania sejsmiczne nie wykazały jednak tak wyraźnego rozwarstwienia. Zamiast tego LLSVP i ULVZ tworzą nieregularne gromady u podstawy planety. Ta sprzeczność skłoniła badaczy do zbadania możliwości zmieszania rdzenia i płaszcza.
Nowy model sugeruje, że w ciągu miliardów lat pierwiastki takie jak krzem i magnez wyciekały z jądra Ziemi do płaszcza. Napływ ten zapobiegł tworzeniu się twardych warstw chemicznych, tworząc dziwną kompozycję LLSVP i ULVZ w postaci zestalonych pozostałości „podstawnego oceanu magmy” zanieczyszczonego materiałem rdzenia.
„Jeśli dodamy kluczowy element, mogłoby to wyjaśnić to, co widzimy teraz” – wyjaśnia dr Yoshinori Miyazaki, główny autor badania opublikowanego w Nature Geoscience.
Konsekwencje dla ewolucji Ziemi
Odkrycie to ma daleko idące implikacje. Interakcja jądra i płaszcza może mieć wpływ na szybkość chłodzenia Ziemi, częstotliwość aktywności wulkanicznej, a nawet ewolucję jej atmosfery. Struktury te mogą nawet zasilać gorące punkty wulkaniczne, takie jak te na Hawajach i Islandii, łącząc procesy głębinowe ze zjawiskami powierzchniowymi.
Pełny obraz: badanie pokazuje, jak połączenie danych sejsmicznych, fizyki minerałów i modelowania geodynamicznego może rozwiązać długotrwałe tajemnice. Integrując te pola, naukowcy tworzą jaśniejszy obraz procesów kształtowania się Ziemi.
„Pomysł, że głęboki płaszcz może nadal zawierać pamięć chemiczną wczesnych interakcji jądro-płaszcz, otwiera nowe sposoby zrozumienia wyjątkowej ewolucji Ziemi” – mówi dr Jie Deng, współautorka z Uniwersytetu Princeton.
Ostatecznie badania te dają większą pewność co do tego, dlaczego Ziemia ewoluowała w wyjątkową planetę nadającą się do zamieszkania, jaką jest dzisiaj. Głęboki płaszcz to nie tylko ciekawostka geologiczna; jest to repozytorium wczesnej historii planety, czekające na rozszyfrowanie.
