Un trove de apă poate ascunde mai mult de 250 de mile sub picioarele tale.
Acolo manta Pământului întâlnește crusta. Geoscientiștii au crezut mult timp că sub această zonă de tranziție (începând de la 255 mile, sau 410 km adâncime), un mineral plin de apă, numit brucită, era instabil și deci descompus, trimițând molecule de apă care curg către suprafața planetei.
Dar noi cercetări sugerează că înainte ca brucita - care este de 50 la sută oxid de magneziu și 50 la sută de apă - să se descompună, se transformă într-o altă structură 3D mai stabilă. Constatarea, detaliată online pe 21 noiembrie în jurnalul Proceedings of the National Academy of Sciences, înseamnă că există o stivă de apă localizată mai adânc pe Pământ decât se credea anterior.
"Nu a fost așteptat în totalitate", a declarat co-autorul studiului, Andreas Hermann, lector în fizica calculației la Universitatea din Edinburgh, în Scoția. „pentru că oamenii au studiat acest material de zeci de ani și nimeni nu s-a gândit să se uite dacă va mai exista o altă fază înainte ca acesta să se destrame”.
Sondarea Pământului adânc
Oamenii de știință au crezut anterior că brucitul a rămas stabil doar în zona de tranziție, un strat de 250 km adâncime (250 km), chiar sub mantaua superioară. În parte, structura mineralului a informat această părere. Brucitul este un material stratificat în care moleculele din fiecare strat sunt puternic legate între ele, dar slab conectate la alte straturi. Un material ca acesta, dacă este presat cu suficientă presiune, trebuie să sufere un fel de schimbare. Cercetătorii au presupus anterior că, ca răspuns la presiunea din zona de tranziție, care atinge aproximativ 200.000 de atmosfere, brucita s-ar crăpa. (O atmosferă este aproximativ este presiunea la nivelul mării).
Imposibil să sondeze direct Pământul adânc, Hermann și coautorul său, Mainak Mookherjee, profesor de geologie la Florida State University, au folosit calcule cuantice-mecanice, analizând diverse structuri posibile pentru brucită în condiții de adâncime ale Pământului.
„Aceasta este calcularea cu date mari”, a spus Hermann. „Creăm mii de structuri, le optimizăm pe toate și facem calcule suficient de precise încât, dacă ceva iese în evidență ca fiind mai stabil decât altceva, putem spune în mod sigur că este așa.”
Brucitul este un mineral bine studiat și relativ simplu. Chiar și așa, Hermann a spus că cheia noilor calcule a fost ignorarea presupunerilor existente cu privire la brucită. După câteva luni de desfășurare a diferitelor structuri prin programul lor de calculator, cercetătorii au descoperit o fază de brucită necunoscută anterior, care să poată rezista la presiunile ridicate întâlnite în manta inferioară.
Chiar și cu această nouă fază a brucitei, oamenii de știință nu sunt încă în măsură să măsoare direct cantitatea de substanță din manta sau câtă apă deține mineralul. Cu toate acestea, Hermann și Mookherjee au realizat proprietățile elastice ale noii faze a brucitei. Știind acest lucru, a spus Hermann, sismologii pot fi capabili să detecteze cât de multă brucită este în manta, deoarece semnăturile cutremurelor diferă în funcție de elasticitatea rocii prin care călătoresc.
De ce contează brucitul
Estimările actuale sugerează că Pământul adânc poate deține la fel de multă apă ca toate oceanele de pe suprafața planetei combinate. Acest rezervor de apă, precum și brucita suplimentară poate fi de asemenea, sunt de o importanță vitală pentru mișcarea materialelor pe Pământ. Pe măsură ce mineralele conținând apă se deplasează în jos prin straturile Pământului, materialele se descompun în cele din urmă, eliberând apa care își face drumul înapoi la suprafață, adesea prin activitate vulcanică.
Apa este esențială pentru reciclarea mineralelor prin vulcanism și tectonica plăcilor, deoarece asigură ungerea necesară pentru ca diferitele materiale de rocă să se deplaseze una peste alta, așa cum se întâmplă în zonele de subducție. De asemenea, ajută unele materiale să se dizolve pe măsură ce trecerea ciclului rocilor. Fără apă, a spus Hermann, planeta ar ajunge la un blocaj geologic. Aceasta nu înseamnă nici o crustă nouă sau sol și o oprire în vulcanism; aceste schimbări ar putea avea efecte catastrofale asupra pământului și atmosferei planetei.
În afară de potențialul schimb de înțelegere a oamenilor de știință despre rezervoarele de apă situate mult sub suprafața Pământului, Hermann a declarat că această cercetare este campioana unui nou mod de a gândi despre Pământul adânc în general. Cercetătorii nu ar fi găsit această nouă fază dacă ar fi favorizat versiunea acceptată, a spus el.
