Na początku XXI wieku, podczas ekspedycji naukowej na odległe wyspy we wschodniej części Papui-Nowej Gwinei, badacze z Syracuse University pobrali próbki skał, które miały pomóc w wyjaśnieniu, w jaki sposób skorupa ziemska jest transportowana i przetwarzana w głębi planety. Jedna z nich, poddana ponownym ekspertyzom po ponad dwóch dekadach, okazała się szczególnie cenna.
Czytaj też: Walenie giną setkami u wybrzeży Argentyny. Naukowcy próbują wyjaśnić ich tajemnicze śmierci
Przedmiotem badań była eklogitowa skała ultrawysokociśnieniowa, powstająca w ekstremalnych warunkach panujących w strefach subdukcji. Są to obszary, w których jedna płyta tektoniczna wsuwa się pod drugą, transportując fragmenty skorupy ziemskiej w kierunku płaszcza. Pod wpływem ogromnego ciśnienia i wysokiej temperatury minerały ulegają przemianom, a część materiału skalnego może po milionach lat powrócić bliżej powierzchni.
Naukowcy wykorzystali zaawansowane metody analityczne, aby odczytać zapis tych przemian zachowany w strukturze minerałów. Ustalili, że skała, z którą mieli do czynienia, dotarła na głębokość ponad 90 kilometrów, gdzie temperatura osiągała około 800 stopni Celsjusza. Największym zaskoczeniem okazał się jednak sposób, w jaki zmieniały się warunki termiczne podczas jej podróży. Analizy wykazały, że na początkowym etapie zanurzania skała przemieszczała się w stosunkowo wysokiej temperaturze. Dopiero na większych głębokościach trafiła w chłodniejsze warunki. Taki przebieg procesu nie odpowiada w pełni dotychczasowym przewidywaniom modeli opisujących funkcjonowanie stref subdukcji.
To istotne odkrycie, ponieważ strefy te należą do najbardziej dynamicznych obszarów naszej planety. Powstają w nich jedne z największych trzęsień ziemi i erupcji wulkanicznych. Zachodzą tam również procesy transportowania węgla, płynów i innych substancji do głębokich warstw Ziemi, co ma znaczenie dla długoterminowej regulacji klimatu. Autorzy powyższych rewelacji wymieniają kilka możliwych wyjaśnień zaobserwowanego zjawiska. Skały mogą silniej ogrzewać się na mniejszych głębokościach wskutek tarcia i ścinania na granicach płyt tektonicznych. Możliwe jest również, że młoda strefa subdukcji nie zdążyła jeszcze osiągnąć niższych temperatur przewidywanych przez istniejące modele. Nie można zarazem wykluczyć współwystępowania obu mechanizmów.
Czytaj też:Naukowcy odkryli niezwykłe fabryki zombie. Bakterie łamią tam znane nam prawa
Zdaniem Suzanne Baldwin wcześniejsze badania jej zespołu pomogły zidentyfikować w Papui-Nowej Gwinei jeden z najmłodszych znanych obszarów występowania skał ultrawysokociśnieniowych. Nowe technologie pozwoliły ponownie zbadać zgromadzone próbki i uzyskać informacje, które wcześniej pozostawały niedostępne. Naukowcy liczą, że podobne metody uda się zastosować do badania skał ultrawysokociśnieniowych z innych regionów świata. Dokładniejsze poznanie ich historii powinno pomóc w tworzeniu lepszych modeli ewolucji stref subdukcji, a także w wyjaśnianiu procesów prowadzących do powstawania gór, aktywności wulkanicznej czy trzęsień ziemi.
Źródło: Nature Geoscience