Tutkimusryhmä, jota johtaa Ho-Kwang Mao Carnegie-instituutista Yhdysvalloissa, näyttää paljastavan salaisuuden, joka on kauan vaivannut geologia. Kirjoittajat selittivät, mitkä mineraalit seismisten aaltojen hidastavat vyöhykkeet ydinvaipan rajalla koostuvat ja toivat sen muodostumisprosessin laboratoriossa. Jos tutkijoiden päätelmät ovat oikein, silloin tällaisista vyöhykkeistä tulee suuria hapen varastoja, jotka voivat vaikuttaa maapallon elämähistoriaan. Tieteellinen artikkeli tutkimuksen tuloksista julkaistiin Nature-lehdessä 22. marraskuuta 2017.
Kuinka tiedämme, mikä on jalkamme alla? Tämä yksinkertainen kysymys on geologien päänsärky. Matka maan keskustaan esiintyy vain tieteiskirjallisuuden sivuilla, mutta tosiasiassa ennätysporauksen syvyys on tuskin yli 12 kilometriä.
Seismiset aallot tulivat tiedemiesten avuksi, jotka leviävät eri tavoin eri tiheyden omaavissa kiveissä. Ne sallivat "ultraäänien" johtamisen planeettamme syvimpiin syvyyksiin. Tällaisesta tarkistuksesta saatavat tiedot ovat kuitenkin puutteellisia. Usein saadut vastaukset herättävät vain uusia kysymyksiä. Itse asiassa, kuten millä tahansa muulla tieteenalalla.
Ydinvaipan raja sijaitsee 2900 km: n syvyydessä. Geologit ovat kauan löytäneet alueita, joilla seismiset aallot liikkuvat epätavallisen hitaasti. Niitä kutsuttiin ultra-low speed zone -alueiksi, englanniksi ultra-low speed zone -alueiksi, joten lyhenne UVZ. Mutta mitä se on? Mikä salaperäinen materiaali hidastaa niin paljon maan tärinää?
Tutkijat ovat keskustelleet tästä aiheesta pitkään, ja monia hypoteeseja on jo ehdotettu. Niillä kaikilla on kuitenkin yksi haittapuoli: on tarpeen selittää, kuinka tarvittava aine kokonaisuutena päätyi tällaiseen syvyyteen.
Ho-Kwanin joukkue näyttää tappaneen kaksi lintua yhdellä kivillä. Tutkijat löysivät sopivan mineraalin ja yksinkertaisen mekanismin sen muodostumiseen suoraan paikalla. Totta, tämä menestys johti kysymykseen tarpeesta muuttaa jotain maapallon biosfäärin historiaan.
Mineraali, josta kirjoittajat pitivät, on rautaperoksidi FeO2Hx (vetyatomien lukumäärä voi olla erilainen). Puhuessaan edeltäjiensä työstä he sanovat olevansa vakaita alemman vaipan olosuhteissa.
Mutta mistä voit saada sen? Vastatakseen tähän kysymykseen tutkijat ovat luoneet pienen osan sisemmän syvyyden laboratoriossa. Timanttipihdit puristivat aineen, jolloin paine oli 860 tuhatta ilmakehää. Läpinäkyviin timanttilevyihin läpäisevä lasersäde lämmitti reagenssit 1900 celsiusasteeseen.
Mainosvideo:
Näissä olosuhteissa, kuten kirjoittajat havaitsivat, rautaperoksidi muodostuu yksinkertaisimmista komponenteista: raudasta ja vedestä. Maan ytimessä on niin paljon rautaa kuin on tarpeen - itse asiassa se on pääosin valmistettu tästä metallista. Ja vettä? Kirjailijoiden mukaan vuosittain 300 miljoonaa tonnia vettä uppoutuu vaipan syvyyteen tektonisten levyjen liikkumisen takia. Heidän laskelmiensa mukaan kymmenesosa maailman valtameren vedestä riittäisi koko havaitun UVZ: n luomiseen. Vertailun vuoksi: Joidenkin arvioiden mukaan maan sisäosassa, mukaan lukien kuori, vaippa ja ydin, on 90 kertaa enemmän vettä kuin pinnalla.
Osoittautuu, että tarvittava mineraali muodostuu vaipan ja ytimen rajalle aineista, joita siellä riittää. Mutta onko tämä todella vastuussa kuvasta, jota havaitaan seismogrammeissa?
Tutkijat ovat myös testanneet tätä. Kokeita ja teoreettisia laskelmia käyttämällä he havaitsivat, että vaadituilla ominaisuuksilla (äänen nopeudella, tiheydellä jne.) On seos, jossa 40-50% on rautaperoksidia, ja loput ovat alempien vaippajen tavallisissa kallioissa. Tällaisen seoksen ominaisuudet ovat erittäin sopusoinnussa UVZ: n havaintotietojen kanssa. Näyttää siltä, että salaperäisten "hidastusvyöhykkeiden" salaisuus on paljastettu.
Mutta tämä löytö herättää muita mielenkiintoisia kysymyksiä. Kuten tutkimuksen lehdistötiedotteessa selitettiin, rautaperoksidi-talletukset edustavat jättimäistä happisäiliötä. Aika ajoin happea voi vapautua ja päästä pintaan. Tällaisten tapahtumien vaikutukset ja niiden mahdollinen yhteys ilmastonmuutokseen, joukkotuhoihin ja muihin suuriin tapahtumiin on vielä tutkittava.