Et team av forskere ledet av Ho-Kwang Mao fra Carnegie Institution i USA ser ut til å ha avdekket et mysterium som lenge har plaget geologer. Forfatterne forklarte hvilket mineral sonene med å bremse seismiske bølger ved kjerne-mantelgrensen består av og reproduserte prosessen med dannelsen i laboratoriet. Hvis konklusjonene fra forskerne er riktige, viser seg at slike soner er en gigantisk lagring av oksygen, som kan påvirke livets historie på jorden. En vitenskapelig artikkel med resultatene fra studien ble publisert i tidsskriftet Nature 22. november 2017.
Hvordan vet vi hva som er under føttene våre? Dette enkle spørsmålet er en hodepine for geologer. Reisen til Jordens sentrum eksisterer bare på sidene i science fiction-bøker, men faktisk overstiger rekordboredybden knapt 12 kilometer.
Seismiske bølger kom til hjelp fra forskere, som spredte seg på forskjellige måter i bergarter med forskjellige tettheter, de tillater å lede "ultralyd" inn i dypet av planeten vår. Informasjonen som kan fås fra en slik skanning er imidlertid ufullstendig. Ofte reiser svarene bare nye spørsmål. Egentlig, som på alle andre vitenskapsfelt.
På en dybde på 2900 km ligger kjernemantellgrensen. Geologer har lenge oppdaget områder der seismiske bølger beveger seg uvanlig sakte. De ble kalt soner for ultra-lav hastighet, på engelske soner for ultra-lav hastighet, derav forkortelsen UVZ. Men hva er det? Hvilket mystisk materiale bremser jordens vibrasjoner så mye?
Dette problemet har lenge vært diskutert av forskere, og mange hypoteser er allerede foreslått. Imidlertid har de alle en ulempe: det er nødvendig å forklare hvordan det nødvendige stoffet som helhet havnet på en slik dybde.
Ho-Kwans team ser ut til å ha drept to fugler med en stein. Forskerne fant et passende mineral og en enkel mekanisme for dens dannelse rett på stedet. Riktig nok førte denne suksessen til spørsmålet om behovet for å revidere noe i historien til jordas biosfære.
Mineralet som forfatterne likte er jernperoksyd FeO2Hx (antallet hydrogenatomer kan være forskjellig). Når de snakker om sine forgjengeres arbeid, sier de at de er stabile under forholdene til den nedre mantelen.
Men hvor kan du få det fra? For å svare på dette spørsmålet har forskere gjenskapt en liten del av infernaldybden på laboratoriet. Diamantgriper komprimerte stoffet og skapte et trykk på 860 tusen atmosfærer. En laserstråle som gjennomtrengte gjennomsiktige diamantplater varmet opp reagensene til 1900 grader.
Salgsfremmende video:
Under disse forholdene, som forfatterne fant, dannes jernperoksyd av de enkleste komponentene: jern og vann. Det er like mye jern i jordens kjerne som nødvendig - faktisk er det hovedsakelig laget av dette metallet. Og vann? Ifølge forfatterne synker 300 millioner tonn vann årlig ned i manteldypet på grunn av bevegelsen av tektoniske plater. I følge beregningene deres ville en tidel av vannet i Verdenshavet være nok til å skape hele den observerte UVZ. Til sammenligning: ifølge noen estimater er det 90 ganger mer vann i jordas indre, inkludert skorpe, mantel og kjerne, enn på overflaten.
Det viser seg at det nødvendige mineralet dannes ved kanten av mantelen og kjernen fra stoffer som er nok der. Men er dette virkelig ansvarlig for bildet som er observert på seismogrammer?
Forskere har testet dette også. Ved hjelp av eksperimenter og teoretiske beregninger fant de at de nødvendige egenskapene (lydhastighet, tetthet osv.) Har en blanding der 40-50% er jernperoksyd, og resten er i de vanlige bergartene i den nedre mantelen. Egenskapene til en slik blanding er i god overensstemmelse med observasjonsdataene fra UVZ. Det ser ut som hemmeligheten til de mystiske "sakte sonene" har blitt avslørt.
Men denne oppdagelsen reiser andre interessante spørsmål. Som forklart i en pressemelding fra studien, representerer jernperoksidforekomster et gigantisk reservoar av oksygen. Fra tid til annen kan oksygen frigjøres og nå overflaten. Implikasjonene av slike hendelser og deres mulige kobling til klimaendringer, masseutryddelser og andre store begivenheter gjenstår å studere.
