Gigantyczne anomalie ukryte w sercu Ziemi
Geolodzy identyfikują dwa główne typy tych niezwykłych tworów. Pierwsze to LLSVP, czyli ogromne prowincje charakteryzujące się wyjątkowo niską prędkością fal ścinających. To rozległe obszary ekstremalnie gorącej i gęstej skały, z których jeden rozciąga się pod Afryką, drugi zaś pod Oceanem Spokojnym. Drugi typ to ULVZ, czyli ultraniskoprędkościowe strefy przypominające kałuże częściowo stopionej materii, leżące bezpośrednio na granicy płaszcza i jądra. Wspólną cechą obu struktur jest ich zdolność do dramatycznego spowalniania przechodzących przez nie fal sejsmicznych. To wyraźny sygnał, że ich skład chemiczny zasadniczo różni się od otaczającego je materiału płaszcza. Przez lata naukowcy głowili się, jak takie formacje mogły w ogóle powstać.
Czytaj też: Słońce emituje najwięcej zielonego światła. Dlaczego jednak widzimy je jako żółte?
To nie są przypadkowe osobliwości. To odciski palców najwcześniejszej historii Ziemi. Jeśli zrozumiemy, dlaczego istnieją, zrozumiemy, jak powstała nasza planeta i dlaczego stała się zdatna do zamieszkania – relacjonuje Yoshinori Miyazaki z Rutgers University
Hipoteza BECMO wyjaśnia pochodzenie struktur
Badacze z Rutgers University zaproponowali koncepcję BECMO, która sugeruje wyciekanie pierwiastków z jądra do płaszcza przez miliardy lat. Miyazaki i jego zespół cofnęli się do najwcześniejszych etapów historii Ziemi, gdy planeta była pokryta globalnym oceanem magmy. Tradycyjne modele zakładały, że w miarę stygnięcia Ziemi płaszcz powinien był uformować się w uporządkowane warstwy o różnym składzie chemicznym. Tymczasem dane sejsmiczne pokazują coś zupełnie innego – nieregularne skupiska LLSVP i ULVZ. Ta rozbieżność między teorią a obserwacjami stanowiła główną przeszkodę w zrozumieniu budowy naszej planety.
Ta sprzeczność była punktem wyjścia. Jeśli zaczniemy od oceanu magmy i wykonamy obliczenia, nie otrzymamy tego, co widzimy w płaszczu Ziemi dzisiaj. Czegoś brakowało – dodaje Miyazaki
Według nowej hipotezy, brakującym elementem było jądro Ziemi. Model BECMO zakłada, że pierwiastki takie jak krzem i magnez przenikały z jądra do płaszcza, mieszając się z nim i zapobiegając wyraźnemu warstwowaniu chemicznemu. To mogłoby wyjaśniać osobliwy skład tajemniczych struktur. Są one prawdopodobnie zestalonymi pozostałościami pierwotnego oceanu magmy, wzbogaconymi materiałem z jądra.
Wpływ głębi Ziemi na powierzchnię
Odkrycie to wykracza daleko poza czystą geologię. Interakcje między jądrem a płaszczem mogły wpłynąć na kluczowe procesy kształtujące naszą planetę: tempo jej chłodzenia, rozwój wulkanizmu, a nawet ewolucję atmosfery. To potencjalny klucz do zrozumienia, dlaczego Ziemia jest tak wyjątkowa w porównaniu z innymi planetami skalistymi Układu Słonecznego. Wenus ma atmosferę stukrotnie gęstszą od ziemskiej, zdominowaną przez dwutlenek węgla, gdzie temperatury sięgają 460 stopni Celsjusza. Mars z kolei posiada atmosferę tak rzadką, że ciśnienie przy powierzchni stanowi zaledwie 1% ziemskiego. Tymczasem nasza planeta ma wodę we wszystkich trzech stanach skupienia, stabilną atmosferę i niezwykłą różnorodność życia.
Czytaj też: Najcichsze miejsce świata. Bicie własnego serca doprowadzi cię tam do szaleństwa
Ziemia ma wodę, życie i stosunkowo stabilną atmosferę. Atmosfera Wenus jest 100 razy gęstsza niż Ziemi i składa się głównie z dwutlenku węgla, a Mars ma bardzo cienką atmosferę. Nie rozumiemy w pełni, dlaczego tak jest. Ale to, co dzieje się wewnątrz planety, czyli jak się chłodzi, jak ewoluują jej warstwy, może być dużą częścią odpowiedzi – relacjonują autorzy
Struktury związane z hipotezą BECMO mogą być również źródłem materiału dla bazaltów wysp oceanicznych, które powstają w hotspotach wulkanicznych takich jak Hawaje czy Islandia. To fascynujące, że procesy zachodzące 2900 kilometrów pod powierzchnią mogą wpływać na erupcje wulkanów obserwowane na powierzchni. Badanie finansowane przez National Science Foundation to dopiero wstęp do dalszych analiz. Naukowcy planują kontynuować prace, które mogą rzucić więcej światła na to, jak procesy we wnętrzu Ziemi wpłynęły na rozwój życia na jej powierzchni. Jak zauważa Miyazaki, nawet z niewielkimi wskazówkami zaczynamy budować spójną historię ewolucji naszej planety.