Minerał zwany oliwinem, czyli klucz do poszukiwań ukrytego oceanu
Klucz do rozwikłania powyższej zagadki tkwi w oliwinie. Jest on minerałem dominującym w górnym płaszczu, stanowiącym aż 80% litosfery oceanicznej. Jak wykazały pomiary w ekstremalnych warunkach ciśnienia i temperatury, jego niezwykła przepuszczalność dla promieniowania podczerwonego umożliwia efektywny transport ciepła. To zaś warunkuje procesy prowadzące wody oceaniczne w głębsze rejony.
Czytaj też: Gigantyczne ilości pradawnego węgla uciekają z naszych rzek. Naukowcy nie przewidzieli tego scenariusza
Po raz pierwszy zmierzyliśmy przezroczystość oliwinu we wnętrzu Ziemi. Te pomiary pokazują, że oliwin jest przezroczysty dla podczerwieni nawet w ekstremalnych warunkach ciśnienia i temperatury we wnętrzu Ziemi — Enrico Marzotto, geodynamik z Instytutu Nauk Geologicznych Uniwersytetu Poczdamskiego
Mechanizm ten działa jednak tylko w specyficznych warunkach. Transport wody na głębokość płaszcza możliwy jest wyłącznie przy udziale najstarszych i najszybciej przemieszczających się płyt tektonicznych. Konieczne jest spełnienie trzech kryteriów. Na ich liście znajduje się wiek płyty przekraczający 60 milionów lat, prędkość ruchu powyżej 10 cm rocznie oraz odpowiednio niska temperatura, za sprawą której minerały wodonośne nie ulegają przedwczesnemu rozkładowi. Dzięki tym procesom woda dociera do strefy przejściowej płaszcza (zlokalizowanej 410-660 km pod powierzchnią), gdzie tworzy gigantyczny zbiornik. Ten ukryty rezerwuar może zawierać nawet trzykrotnie więcej wody niż wszystkie oceany powierzchniowe razem wzięte. Choć szacunki są imponujące, to nie można brać ich za pewnik, wszak bezpośrednie potwierdzenie pozostaje poza naszym zasięgiem. Przynajmniej na razie.
Modelowanie nie zostawia wątpliwości. Co kryje się głęboko pod powierzchnią Ziemi?
Dzięki dwuwymiarowym modelom ewolucji termicznej płyty zespół badawczy wykazał, że szybkie ogrzewanie wzmocnione przez radiacyjny transport ciepła indukuje rozkład minerałów zawierających wodę na mniejszej głębokości. Może się okazać, że będzie to wyjaśnieniem dla występowania trzęsień ziemi w płycie na głębokości przekraczającej 70 kilometrów. W konsekwencji tylko płyty, które mają ponad 60 milionów lat i zapadają się szybciej niż 10 centymetrów rocznie, pozostają wystarczająco zimne, aby przetransportować minerały z wodą do strefy przejściowej płaszcza na głębokości 410 do 660 kilometrów.
Czytaj też: Wielka zagadka rozwikłana. Naukowcy odkryli źródło ziemskich błysków gamma
Zarazem warto zaznaczyć, że badania przynoszą nie tylko teoretyczną wiedzę. Jak podkreśla Marzotto, wysiłki jego zespołu dostarczyły również narzędzi numerycznych do obliczania czasu życia anomalii termicznych w płaszczu i ich geodynamicznego zachowania. W ogólnym rozrachunku odkrycie dokonane przez niemieckich naukowców przypomina, że nawet dobrze znane minerały skrywają nieoczekiwane właściwości. Oliwin, powszechny składnik ziemskiego płaszcza, okazuje się kluczowym graczem w globalnym obiegu wody. To pokazuje, jak wiele tajemnic wciąż skrywa nasza planeta. A każda odpowiedź rodzi nowe pytania. Szczegółowe ustalenia płynące z ostatnich badań zostały zaprezentowane w Nature Communications.