Vandens trobelė gali būti slepiama daugiau nei 250 mylių (400 kilometrų) po jūsų kojomis.
Štai kur Žemės mantija susitinka su pluta. Geoscientists ilgai galvojo, kad žemiau šios pereinamosios zonos (pradedant nuo 255 mylių arba 410 km gylio) vanduo užpildytas mineralas, vadinamas brucite, buvo nestabilus ir taip suskaidytas, siųsdamas vandens molekules, tekančias link planetos paviršiaus.
Tačiau nauji tyrimai rodo, kad prieš brucitą, kuris yra 50 procentų magnio oksido ir 50 procentų vandens, suskyla, jis virsta kita, stabilesne 3D struktūra. Išvada, išsami lapkričio 21 d. Žurnale „Proceedings of the National Academy of Sciences“, reiškia, kad vandens telkinys yra giliau Žemėje, nei manyta anksčiau.
„nebuvo visiškai tikimasi“, - teigė tyrimo bendraautorius Andreas Hermann, Škotijos Edinburgo universiteto skaičiavimo fizikos dėstytojas. "nes žmonės šią medžiagą tyrinėjo dešimtmečius ir niekas niekada negalvojo ieškoti, ar bus dar vienas etapas, kol ji galiausiai subyrės".
Zonduoja gilią žemę
Mokslininkai anksčiau manė, kad brucitas išliko stabilus tik iki pereinamosios zonos, 155 mylių gylio (250 km) sluoksnio, esančio tiesiai virš viršutinės mantijos. Iš dalies mineralo struktūra patvirtino šį požiūrį. Brucitas yra sluoksniuota medžiaga, kurioje kiekvieno sluoksnio molekulės yra stipriai surištos viena su kita, bet silpnai sujungtos su kitais sluoksniais. Medžiaga, tokia, kaip ši, suspaudžiama pakankamai gerai, turi būti kažkokių pokyčių. Tyrėjai anksčiau manė, kad reaguodamas į slėgį pereinamojoje zonoje, kuris siekia apie 200 000 atmosferų, brucitas sutrauks. (Viena atmosfera yra maždaug slėgis jūros lygyje).
Negalėdamas tiesiogiai tirti giliosios žemės, Hermannas ir jo bendraautorius Mainakas Mookherjee, Floridos valstijos universiteto geologijos profesorius, naudojo kvantinius-mechaninius skaičiavimus, analizuodami įvairias galimas brucito struktūras gilios Žemės sąlygomis.
„Tai yra didelių duomenų skaičiavimas“, - sakė Hermannas. "Mes kuriame tūkstančius struktūrų, optimizuojame jas visas ir atlikome pakankamai tikslius skaičiavimus, kad jei kažkas išsiskiria stabiliau nei kažkas kitas, galime patikimai pasakyti, kad taip yra".
Brucitas yra gerai ištirtas ir gana paprastas mineralas. Nepaisant to, Hermannas teigė, kad svarbiausia atliekant naujus skaičiavimus buvo ignoruoti esamas prielaidas apie brucitą. Po kelis mėnesius naudodamiesi įvairiomis konstrukcijomis per savo kompiuterinę programą, tyrėjai rado anksčiau nežinomą brucito fazę, kuri galėtų atlaikyti aukštą slėgį, rastą apatinėje mantijoje.
Net ir turėdami naują brucito fazę, mokslininkai vis dar negali tiesiogiai išmatuoti medžiagos kiekio mantijoje ar to, kiek vandens turi mineralas. Tačiau Hermann ir Mookherjee išsiaiškino naujos brucito fazės elastines savybes. Žinodami tai, pasak Hermano, seismologai gali aptikti, kiek mankštoje yra brucito, nes žemės drebėjimų signalai skiriasi atsižvelgiant į uolos, per kurią jie keliauja, elastingumą.
Kodėl brucitas yra svarbus
Dabartiniai vertinimai rodo, kad gilioji žemė gali talpinti tiek vandens, kiek visi planetos paviršiaus vandenynai kartu. Šis vandens rezervuaras ir papildomas brucitas, kurį taip pat gali laikyti, yra gyvybiškai svarbūs medžiagų judėjimui per Žemę. Vandeniui būdingi mineralai keliauja žemyn per Žemės sluoksnius, todėl medžiagos ilgainiui suyra, išleisdamos vandenį, kuris grįžta į paviršių, dažnai per vulkaninę veiklą.
Vanduo yra būtinas mineralų perdirbimui per vulkanizmą ir plokštelinę tektoniką, nes jis suteikia reikiamą sutepimą, kad įvairios uolienų medžiagos galėtų judėti pro viena kitą, kaip tai daroma subdukcijos zonose. Tai taip pat padeda kai kurioms medžiagoms ištirpti judant uolų ciklui. Be vandens, sakė Hermannas, planeta sustos geologiškai. Tai reiškia, kad nėra naujos plutos ar dirvožemio ir sustabdytas vulkanizmas; šie pokyčiai gali turėti katastrofišką poveikį planetos žemei ir atmosferai.
Be galimai kintančio mokslininkų supratimo apie vandens telkinius, esančius toli po Žemės paviršiumi, Hermannas teigė, kad šie tyrimai patvirtina naują mąstymo apie gilią žemę apskritai būdą. Pasak jo, tyrėjai nebūtų atradę šio naujo etapo, jei būtų pasirinkę priimtiną versiją.
