Pre nekoliko decenija, seizmolozi koji su slikali duboku planetu identifikovali su tanak sloj, debeo nešto više od nekoliko stotina kilometara. Poreklo ovog sloja, poznatog kao E osnovni sloj, do sada je bilo misterija.
Međunarodni tim istraživača, uključujući naučnike sa Državnog univerziteta u Arizoni, Dana Šima, Taehjuna Kima i Džozefa O’Rurka iz Škole za istraživanje Zemlje i svemira, otkrio je da voda sa površine Zemlje može da prodre duboko u planetu, menjajući sastav najudaljeniji deo metalnog tečnog jezgra i stvara poseban, tanak sloj. Ilustracija kristala silicijum dioksida koji izlaze iz tečnog metala spoljašnjeg jezgra Zemlje usled hemijske reakcije izazvane vodom.
Istraživanja pokazuju da je tokom milijardi godina površinska voda transportovana duboko u Zemlju spuštanjem ili spuštenim tektonskim pločama. Kada dostigne granicu jezgro-plašt, oko 1800 milja ispod površine, ova voda pokreće duboku hemijsku interakciju, menjajući strukturu jezgra.
Zajedno sa Iong Jae Leejem sa Univerziteta Jonsei u Južnoj Koreji, Šim i njegov tim su kroz eksperimente pod visokim pritiskom pokazali da potopljena voda hemijski reaguje sa materijalima jezgra. Ova reakcija formira sloj bogat vodonikom, osiromašen silicijumom, menjajući najvišu spoljašnju oblast jezgra u strukturu nalik filmu. Pored toga, reakcija generiše kristale silicijum dioksida koji se dižu i integrišu u plašt.
Predviđa se da će ovaj modifikovani tečni metalni sloj biti manje gust, sa smanjenim seizmičkim brzinama, u skladu sa anomalnim karakteristikama koje su mapirali seizmolozi.
„Godinama se verovalo da je razmena materijala između Zemljinog jezgra i omotača mala. Ipak, naši nedavni eksperimenti visokog pritiska otkrivaju drugačiju priču. Otkrili smo da kada voda dostigne granicu jezgra i omotača, ona reaguje sa silicijumom u jezgro, formirajući silicijum dioksid“, rekao je Šim.
„Ovo otkriće, zajedno sa našim prethodnim posmatranjem dijamanata koji nastaju iz vode koja reaguje sa ugljenikom u tečnosti gvožđa pod ekstremnim pritiskom, ukazuje na daleko dinamičniju interakciju jezgra-plašt, što sugeriše značajnu razmenu materijala.“
Ovo otkriće unapređuje naše razumevanje unutrašnjih procesa na Zemlji, sugerišući opsežniji globalni ciklus vode nego što je ranije priznato. Izmenjeni „film“ jezgra ima duboke implikacije na geohemijske cikluse koji povezuju ciklus površinske vode sa dubokim metalnim jezgrom.
Ovu studiju je sproveo međunarodni tim geonaučnika koristeći napredne eksperimentalne tehnike u Advanced Photon Source of Argonne National Lab i PETRA III iz Deutsches Elektronen-Sinchrotron u Nemačkoj da bi ponovio ekstremne uslove na granici jezgra-plašt.
