Земљино језгро се мења: Мало познати феномен ствара мистериозни нови слој

Вода са Земљине површине може пронаћи свој пут дубоко у њено језгро, а ново истраживање објашњава како мења најудаљенији део металног течног језгра.

Ово откриће могло би да објасни присуство танког слоја материјала унутар планете који је деценијама збуњивао геологе.

Земљина кора је састављена од тектонских плоча које се додирују и клизе једна испод друге. Током милијарди година, ове зоне субдукције су преносиле воду до доњег омотача.

Када ова вода достигне границу језгро- омотач, неких 2.900 километара (1.800 миља) испод површине, покреће се снажна хемијска интеракција. Тим из Јужне Кореје, САД и Немачке указао је да она обогаћује горњи слој језгра водоником и шаље силицијум у доњи омотач.

„Годинама се веровало да је размена материјала између Земљиног језгра и омотача мала“, рекао је научник о материјалима Ден Шим са Универзитета у Аризони.

„Ипак, наши недавни експерименти високог притиска откривају другачију причу. Открили смо да када вода достигне границу језгро-омотач, реагује са силицијумом у језгру, формирајући силицијум диоксид“, додао је он.

Мешавина гвожђа и никла у спољашњем језгру игра значајну улогу у стварању Земљиног магнетног поља, које у суштини штити живот на планети од сунчевих ветрова и радијације. Зато је важно разумети како функционише унутрашњост Земље и како је еволуирала током времена.

Граница Земљиног језгра и омотача се прилично оштро мења од силиката до метала, а о хемијској размени се не зна много, пише Сајенс алерт.

Пре неколико деценија, истраживачи који су снимали сеизмичке таласе кроз гњецаву унутрашњост Земље документовали су танак слој дебљине нешто више од неколико стотина километара, али до сада нико није знао одакле долази овај слој именован као „Е основни слој“.

„Претпостављамо да је таква хемијска размена између језгра и омотача током гига година дубоког транспорта воде можда допринела формирању претпостављеног Е основног слоја“, пише тим истраживача.

Сеизмолози су мапирали неке необичне карактеристике које сугеришу да ће овај промењени течни метални слој бити мање густ и имати спорије сеизмичке брзине. Сматра се да ове разлике у густини укључују различите концентрације лаких елемената, као што су водоник или силицијум.

Али повећање концентрације једног лаког елемента учинило би да брзина расте док се густина смањује, што отежава помирење сеизмичког посматрања и динамичке стабилности Е основног слоја.

Као могуће објашњење изнето је повећање концентрације једног лаког елемента уз смањење концентрације другог. Међутим, научници нису били свесни таквог процеса размене.

Тим је користио ласерски загрејане ћелије дијамант-наковња да опонашају услове притиска и температуре на граници језгро-омотач.

Показали су да вода која је увучена у Земљино језгро може хемијски да реагује са материјалима који се тамо налазе како би спољашње језгро претворили у слој богат водоником, као и да распрше кристале силицијум диоксида који се уздижу и спајају са омотачем.

Слој богатог водоником, сиромашног силицијумом, који се формира на врху језгра, имао би мању густину и мању брзину, што је у складу са посматрањима сеизмичких таласа.

Измењени слој језгра може заузврат да има значајан утицај на циклус дубоке воде, а тим истраживача тврди да њихови резултати сугеришу сложенији глобални циклус воде него што смо мислили.

„Ово откриће, заједно са нашим претходним запажањем дијаманата који се формирају из воде која реагује са угљеником у течности гвожђа под екстремним притиском“, рекао је Шим, „указује на далеко динамичнију интеракцију језгро-омотач, што сугерише значајну размену материјала.

Студија је објављена у часопису „Нејчр Геосајенс“.