Екип от изследователи, ръководен от Хо-Кванг Мао от институцията Карнеги в Съединените щати, изглежда е разкрил мистерия, която отдавна притеснява геолозите. Авторите обясниха от кои минерали се състоят зоните на забавящите сеизмични вълни на границата на ядрото-мантия и възпроизведоха процеса на неговото образуване в лабораторията. Ако изводите на учените са правилни, тогава такива зони се оказват гигантско съхранение на кислород, което може да повлияе на историята на живота на Земята. Научна статия с резултатите от изследването беше публикувана в списание Nature на 22 ноември 2017 г.
Как да разберем какво е под краката ни? Този прост въпрос е главоболие за геолозите. Пътуването до центъра на Земята съществува само в страниците на книгите за научна фантастика, но всъщност дълбочината на пробиване на рекордите едва надвишава 12 километра.
На помощ на учени дойдоха сеизмични вълни, които се разпространяват по различен начин в скали с различна плътност, позволяват провеждането на "ултразвук" в самите дълбини на нашата планета. Информацията, която може да бъде получена от такова сканиране, обаче е непълна. Често получените отговори пораждат само нови въпроси. Всъщност, както във всяка друга област на науката.
На дълбочина от 2900 км се намира границата на ядрото-мантия. Геолозите отдавна са открили области, в които сеизмичните вълни се движат необичайно бавно. Наричаха се зони с ултра ниска скорост, в английски зони с ултра ниска скорост, оттук и съкращението UVZ. Но какво е това? Какъв мистериозен материал толкова забавя вибрациите на земята?
Този въпрос отдавна се обсъжда от учените и вече са предложени много хипотези. Всички те обаче имат един недостатък: необходимо е да се обясни как необходимото вещество като цяло се е озовало на такава дълбочина.
Екипът на Хо-Кван изглежда е убил две птици с един камък. Изследователите откриха подходящ минерал и прост механизъм за образуването му веднага на място. Вярно е, че този успех доведе до въпроса за необходимостта от преразглеждане на нещо в историята на биосферата на Земята.
Минералът, който авторите харесаха, е железен пероксид FeO2Hx (броят на водородните атоми може да бъде различен). Говорейки за работата на техните предшественици, те казват, че те са стабилни в условията на долната мантия.
Но откъде можете да го вземете? За да отговорят на този въпрос, учените са пресъздали малка част от инферналните дълбочини в лабораторията. Диамантените хватки компресират веществото, създавайки налягане от 860 хиляди атмосфери. Лазерен лъч, проникващ в прозрачни диамантени плочи, нагрява реагентите до 1900 градуса по Целзий.
Промоционално видео:
При тези условия, както установяват авторите, железният пероксид се образува от най-простите компоненти: желязо и вода. В сърцевината на Земята има толкова желязо, колкото е необходимо - всъщност той е направен главно от този метал. А вода? Според авторите ежегодно 300 милиона тона вода потъват в дълбините на мантията поради движението на тектонските плочи. Според техните изчисления една десета от водата в Световния океан би била достатъчна, за да създаде целия наблюдаван UVZ. За сравнение: според някои оценки, във вътрешността на Земята има 90 пъти повече вода, включително кора, мантия и сърцевина, отколкото на повърхността.
Оказва се, че необходимия минерал се образува на границата на мантията и сърцевината от вещества, които са достатъчно там. Но това наистина ли е отговорно за картината, която се наблюдава на сеизмограмите?
Изследователите също са тествали това. С помощта на експерименти и теоретични изчисления те установили, че необходимите характеристики (скорост на звука, плътност и др.) Имат смес, в която 40-50% е железен пероксид, а останалото е в общи скали на долната мантия. Свойствата на такава смес са в отлично съответствие с данните от наблюденията от UVZ. Изглежда, че е разкрита тайната на мистериозните „зони на забавяне“.
Но това откритие поражда други интересни въпроси. Както е обяснено в прессъобщение от проучването, отлаганията на железен пероксид представляват гигантски резервоар на кислород. От време на време може да се отделя кислород и да достигне повърхността. Последиците от подобни събития и тяхната възможна връзка с изменението на климата, масовите изчезване и други големи събития тепърва ще се изучават.