W płaszczu Ziemi jest tyle samo wody, co we wszystkich oceanach
7 czerwiec 2017
Ziemia w swoich głębinach zawiera mniej więcej tyle samo wody, co nasze oceany. Taki wniosek płynie z eksperymentów przeprowadzonych na skałach typowych dla strefy przejściowej płaszcza, globalnej warstwy buforowej znajdującej się od 410 do 660 kilometrów pod nami, która oddziela płaszcz górny od dolnego.
“Jeśli nasze szacunki są prawidłowe, oznacza to, iż w głębinach Ziemi znajduje się duża ilość wody” – mówi Hongzhan Fei z Uniwersytetu Bayreuth w Niemczech. “Całkowita ilość wody w głębinach Ziemi jest prawie taka sama jak masa wszystkich wód oceanicznych na świecie”.
Wyniki stanowią kolejny kamyczek do coraz większej ilości dowodów na to, iż pod nami znajduje się znacznie więcej wody, niż oczekiwano, głównie zamkniętej w kryształach minerałów w postaci jonów, a nie wody w stanie ciekłym.
Co najmniej jeden zespół odkrył wcześniej bogate w wodę fragmenty skał w szczątkach wulkanicznych pochodzących z płaszcza. Inna grupa przeprowadziła eksperymenty sugerujące, iż woda na tych głębokościach powstała tutaj na Ziemi, a nie została dostarczona na pierwotną planetę przez komety i asteroidy.
“Ogromna ilość wody zamknięta w skałach tego głębokiego regionu płaszcza z pewnością zmusi nas do głębszego zastanowienia się, w jaki sposób kiedykolwiek się tam dostała, a może w jaki sposób zawsze tam była od czasu zestalenia się płaszcza” – mówi Steven Jacobsen z Northwestern University w Illinois, który nie był związany z nowymi badaniami. “To najważniejsze pytanie dotyczące ewolucji Ziemi, które rozciąga się również na planety pozasłoneczne”.
Modelowe skały
To, co Hongzhan Fei i jego koledzy zrobili teraz, to wnioskowanie o wysokiej zawartości wody w całej strefie przejściowej płaszcza poprzez eksperymenty laboratoryjne na syntetycznych skałach używanych do modelowania tych zwykle występujących w tej warstwie, a także poniżej.
Pomiary geofizyczne i sejsmiczne wykazały już, iż lepkość strefy przejściowej płaszcza jest niższa niż lepkość górnego płaszcza powyżej i dolnego płaszcza poniżej, który rozciąga się na głębokość 2900 kilometrów, aż do jądra Ziemi.
Dzięki swoim eksperymentom Hongzhan Fei i jego koledzy wykazali, iż zmierzone wartości lepkości odpowiadają wartościom, gdy skała ringwoodytowa, która dominuje w strefie przejściowej płaszcza, jest nasycona wodą.
“To dobrze pasuje do geofizycznie obserwowanej lepkości w strefie przejściowej płaszcza” – mówi Fei. “Wnioskujemy zatem, iż strefa przejściowa płaszcza powinna być mokra”.
Spór o wilgotność
Hongzhan Fei twierdzi, iż powszechnie przyjmuje się, iż górny i dolny płaszcz są suche, ale to, czy strefa przejściowa między nimi jest również sucha, jest przedmiotem sporu. Na potrzeby eksperymentów laboratoryjnych naukowcy stworzyli syntetyczne wersje ringwoodytu ze strefy przejściowej, a także bridgmanitu, który dominuje w dolnym płaszczu.
Mierząc zjawisko zwane mobilnością dyslokacji – łatwość, z jaką pęknięcie linii lub defekt w strukturze kryształu może się poruszać – mogli wywnioskować lepkość. Im łatwiej jest poruszać się defektom, tym łatwiej kryształ ulega odkształceniu [deformacji] i płynięciu, co zmniejsza lepkość i czyni skałę bardziej “płynną [rzadką]”.
Naukowcy odkryli, iż dodanie wody do ringwooditu zmniejszyło jego lepkość, a gdy woda stanowiła od 1 do 2 procent masy skały, wartości lepkości dokładnie odpowiadały wartościom z rzeczywistych pomiarów. “Określiliśmy związek między zawartością wody a mobilnością dyslokacji, a następnie wykorzystaliśmy go do oszacowania zawartości wody w strefie przejściowej” – mówi Fei.
“Te bardzo trudne i bardzo dobrze przeprowadzone eksperymenty są częścią rosnącego obrazu wyłaniającego się z obserwacji laboratoryjnych i terenowych dzięki geofizyki i badań naturalnych, które wskazują, iż strefa przejściowa płaszcza prawdopodobnie zawiera znaczną ilość wody” – mówi Graham Pearson z University of Alberta w Kanadzie.
Źródło: There’s as much water in Earth’s mantle as in all the oceans
Zobacz na:Jak ocean wewnątrz płaszcza wpływa na możliwość zamieszkania na Ziemi
„Wokeizm” to współczesne czary – Gene Callahan
Ich własnymi słowami: Alarmiści klimatyczni obalają swoją “Naukę™” | Prof. Larry Bell
