Voda sa Zemljine površine može pronaći svoj put duboko u planetu, a novo istraživanje objašnjava kako menja najudaljeniji deo metalnog tečnog jezgra.
Ovo otkriće moglo bi da objasni prisustvo tankog sloja materijala unutar planete koji decenijama zbunjuje geologe.
Zemljina kora je sastavljena od tektonskih ploča koje se melju i klize jedna ispod druge; tokom milijardi godina, ove zone subdukcije su prenosile vodu do donjeg plašta.
Kada ova voda dostigne granicu jezgro-plašt, nekih 2.900 kilometara (1.800 milja) ispod površine, pokreće snažnu hemijsku interakciju. Tim iz Južne Koreje, SAD i Nemačke pokazao je da ovo stvara gornji sloj jezgra bogat vodonikom i šalje silicijum u donji omotač.
„Godinama se verovalo da je razmena materijala između Zemljinog jezgra i plašta mala“, kaže naučnik o materijalima Dan Šim sa Univerziteta u Arizoni.
„Ipak, naši nedavni eksperimenti visokog pritiska otkrivaju drugačiju priču. Otkrili smo da kada voda dostigne granicu jezgra-plašt, reaguje sa silicijumom u jezgru, formirajući silicijum dioksid.“
Mešavina gvožđa i nikla spoljašnjeg jezgra igra značajnu ulogu u stvaranju Zemljinog magnetnog polja, koje u suštini štiti život na planeti od sunčevih vetrova i radijacije. Zato je važno razumeti kako unutrašnjost Zemlje funkcioniše i kako je evoluirala tokom vremena.
Granica Zemljinog jezgra i plašta se prilično oštro menja od silikata do metala, a o hemijskoj razmeni se ne zna mnogo.
Pre nekoliko decenija, istraživači koji su snimali seizmičke talase kroz gnjecavu unutrašnjost Zemlje dokumentovali su tanak sloj debljine nešto više od nekoliko stotina kilometara, ali do sada niko nije znao odakle dolazi ovaj predloženi ‘E prime’ sloj.
„Predlažemo da je takva hemijska razmena između jezgra i plašta tokom giga godina dubokog transporta vode možda doprinela formiranju pretpostavljenog osnovnog sloja E“, piše tim.
Seizmolozi su mapirali neke neobične karakteristike koje sugerišu da će ovaj promenjeni tečni metalni sloj biti manje gust i imati sporije seizmičke brzine. Smatra se da ove razlike u gustini uključuju različite koncentracije lakih elemenata, kao što su vodonik ili silicijum.
Ali povećanje koncentracije jednog svetlosnog elementa učinilo bi da brzina raste dok se gustina smanjuje, što otežava pomirivanje seizmičkog posmatranja i dinamičke stabilnosti E osnovnog sloja.
Kao moguće objašnjenje izneto je povećanje koncentracije jednog svetlosnog elementa uz smanjenje koncentracije drugog. Međutim, naučnici nisu bili svesni takvog procesa razmene.
Tim je koristio laserski zagrejane ćelije dijamant-nakovnja da oponašaju uslove pritiska i temperature na granici jezgra-plašt.
Pokazali su da voda koja je uvučena u Zemljino jezgro može hemijski da reaguje sa materijalima koji se tamo nalaze kako bi spoljašnje jezgro pretvorili u film bogat vodonikom i raspršili kristale silicijum dioksida koji se uzdižu i spajaju sa plaštom.
Sloj materijala bogatog vodonikom, siromašnog silicijumom, koji se formira na vrhu jezgra, imao bi manju gustinu i manju brzinu, što odgovara posmatranjima seizmičkih talasa.
Izmenjeni film jezgre bi zauzvrat mogao imati značajan uticaj na ciklus duboke vode, a tim kaže da njihovi rezultati ukazuju na složeniji globalni ciklus vode nego što smo mislili.
„Ovo otkriće, zajedno sa našim prethodnim posmatranjem dijamanata koji nastaju iz vode koja reaguje sa ugljenikom u tečnosti gvožđa pod ekstremnim pritiskom“, kaže Šim, „ukazuje na daleko dinamičniju interakciju jezgro-plašt, što sugeriše značajnu razmenu materijala.“
