Koryto vody se může skrývat pod nohama více než 400 kilometrů.
To je místo, kde se zemský plášť setkává s kůrou. Geovědci dlouho mysleli, že pod touto přechodovou zónou (počínaje hloubkou 255 mil nebo 410 km hluboko) byl minerál naplněný vodou zvaný brucit nestabilní a tak se rozkládal, což posílalo molekuly vody tekoucí k povrchu planety.
Nový výzkum však naznačuje, že před tím, než se brucit - což je 50 procent oxidu hořečnatého a 50 procent vody - rozloží, přemění se na jinou, stabilnější 3D strukturu. Zjištění, podrobně online 21. listopadu v časopise Sborník Národní akademie věd, znamená, že v Zemi je hlubší voda, než se dříve myslelo.
„nebylo zcela očekáváno,“ uvedla spoluautorka studie Andreas Hermann, lektorka výpočetní fyziky na edinburské univerzitě ve Skotsku. "protože lidé studovali tento materiál po celá desetiletí a nikdo nikdy nenapadlo, že se podívá, zda bude ještě další fáze, než se nakonec rozpadne."
Sondování hluboké Země
Vědci se dříve domnívali, že brucit zůstal stabilní pouze pokud jde o přechodovou zónu, vrstvu o délce 250 kilometrů hluboko pod horním pláštěm. Struktura minerálu zčásti informovala tento názor. Brucit je vrstvený materiál, ve kterém jsou molekuly v každé vrstvě pevně spojeny, ale slabě spojené s ostatními vrstvami. Materiál, jako je tento, je-li stlačen s dostatečným tlakem, musí podstoupit nějakou změnu. Vědci dříve předpokládali, že v reakci na tlak v přechodové zóně, který dosahuje asi 200 000 atmosfér, by se brucit rozpadl. (Jedna atmosféra je přibližně tlak na hladinu moře).
Hermann a jeho spoluautor Mainak Mookherjee, profesor geologie na Floridské státní univerzitě, nemohli přímo prozkoumat hlubokou Zemi, použili kvantově-mechanické výpočty a analyzovali různé možné struktury pro brucit v podmínkách hluboké Země.
„Tohle je zpracování velkých dat,“ řekl Hermann. "Vytváříme tisíce struktur, optimalizujeme je všechny a děláme výpočty dostatečně přesné, že pokud něco vynikne stabilnější než něco jiného, můžeme spolehlivě říci, že je to tak."
Brucit je dobře promyšlený a relativně jednoduchý minerál. Přesto Hermann řekl, že klíčem k novým výpočtům bylo ignorování existujících předpokladů o brucite. Po několika měsících provozování různých struktur prostřednictvím jejich počítačového programu vědci našli dříve neznámou fázi brucitu, která by byla schopna odolat vysokým tlakům zjištěným ve spodním plášti.
I s touto novou fází brucitu vědci stále nejsou schopni přímo měřit množství látky v plášti nebo množství vody v minerálu. Hermann a Mookherjee však vypracovali elastické vlastnosti nové fáze brucitu. Seismologové, kteří to vědí, říkají Hermann, mohou být schopni odhalit, kolik brucitu je v plášti, protože podpisy zemětřesení se liší v závislosti na elasticitě skály, kterou cestují.
Proč na brucite záleží
Současné odhady naznačují, že hluboká Země může pojmout tolik vody, kolik všech oceánů na povrchu planety dohromady. Tato vodní nádrž a další trukovitý brucit mohou také držet, jsou životně důležité pro pohyb materiálů přes Zemi. Jak minerály obsahující vodu putují dolů po zemských vrstvách, materiály se nakonec rozkládají a uvolňují vodu, která se dostává zpět na povrch, často díky sopečné činnosti.
Voda je nezbytná pro recyklaci minerálů vulkanizací a deskovou tektonikou, protože poskytuje mazání potřebné pro to, aby se různé horninové materiály pohybovaly kolem sebe, jak k tomu dochází v subdukčních zónách. Pomáhá také některým materiálům rozpouštět se při pohybu skalním cyklem. Bez vody, řekla Hermann, by se planeta dostala do geologického klidu. To neznamená žádnou novou kůru nebo půdu a zastavení vulkanismu; tyto změny by mohly mít katastrofální dopad na zemi a atmosféru planety.
Kromě toho, že vědci chápou vodní nádrže hluboko pod zemským povrchem, vědci uvedli, že tento výzkum podporuje nový způsob myšlení o hluboké Zemi obecně. Vědci by nenašli tuto novou fázi, kdyby upřednostňovali akceptovanou verzi, řekl.
