USA Carnegie Instituudi Ho-Kwang Mao juhitud teadlaste meeskond näib olevat paljastanud mõistatuse, mis on geoloogidele juba pikka aega vaeva näinud. Autorid selgitasid, mis mineraalsest seismiliste lainete aeglustumise tsoonid südamikuvaiba piiril koosnevad ja reprodutseerivad selle tekkimise protsessi laboris. Kui teadlaste järeldused on õiged, osutuvad sellised tsoonid hiiglaslikuks hapnikuhoidlaks, mis võib mõjutada Maa elu ajalugu. Teaduslik artikkel uuringu tulemustega avaldati ajakirjas Nature 22. novembril 2017.
Kuidas me teame, mis on meie jalge all? See lihtne küsimus on geoloogidele peavalu. Teekond Maa keskpunkti on olemas ainult ulmeraamatute lehekülgedel, kuid tegelikult ületab rekordiline puurimissügavus vaevalt 12 kilomeetrit.
Teadlaste abiks olid seismilised lained, mis levivad erineva tihedusega kivimites erineval viisil, võimaldades viia ultraheli läbi meie planeedi kõige sügavamatesse piirkondadesse. Kuid teave, mida sellisest skannimisest võib saada, on puudulik. Sageli tekitavad saadud vastused ainult uusi küsimusi. Tegelikult nagu igas teises teadusvaldkonnas.
2900 km sügavusel asub südamiku-vahevööndi piir. Geoloogid on juba ammu avastanud piirkonnad, kus seismilised lained liiguvad ebaharilikult aeglaselt. Neid hakati nimetama ultra-low speed zone, inglise keeles ultra-low speed zone, seega lühend UVZ. Aga mis see on? Milline salapärane materjal aeglustab maa vibratsiooni nii palju?
Seda küsimust on teadlased juba pikka aega arutanud ja paljud hüpoteesid on juba välja pakutud. Neil kõigil on siiski üks puudus: tuleb selgitada, kuidas vajalik aine tervikuna sellises sügavuses lõppes.
Tundub, et Ho-Kwani meeskond tappis ühe kiviga kaks lindu. Teadlased leidsid kohapeal selle leidmiseks sobiva mineraali ja lihtsa moodustamise mehhanismi. Tõsi, see edu tõi kaasa küsimuse, kas Maa biosfääri ajaloos on vaja midagi üle vaadata.
Mineraal, mis autoritele meeldis, on raudperoksiid FeO2Hx (vesinikuaatomite arv võib olla erinev). Oma eelkäijate tööst rääkides ütlevad nad, et nad on madalama vahevöö tingimustes stabiilsed.
Aga kust seda saada? Sellele küsimusele vastamiseks on teadlased taastanud väikese osa infernaalsest sügavusest laboris. Teemanthaaratsid surusid aine kokku, tekitades rõhu 860 tuhat atmosfääri. Läbipaistvate teemantplaatidega läbitungiv laserkiir kuumutas reagente temperatuurini 1900 ° C.
Reklaamvideo:
Nendes tingimustes, nagu autorid leidsid, moodustub raudperoksiid kõige lihtsamatest komponentidest: rauast ja veest. Maa tuumas on nii palju rauda kui vaja - tegelikult on see peamiselt valmistatud sellest metallist. Ja vesi? Autorite sõnul vajub tektooniliste plaatide liikumise tõttu igal aastal vahevöö sügavusse 300 miljonit tonni vett. Nende arvutuste kohaselt oleks kogu vaadeldava UVZ tekitamiseks piisav kümnendik maailma ookeani veest. Võrdluseks: mõnede hinnangute kohaselt on Maa sisemuses, sealhulgas kooriku, vahevöö ja südamiku sees 90 korda rohkem vett kui pinnal.
Selgub, et vajalik mineraal moodustub vahevöö ja südamiku piiril ainetest, millest seal piisab. Kuid kas see on tõesti vastutav pildi eest, mida seismogrammidel täheldatakse?
Teadlased on seda ka testinud. Katseid ja teoreetilisi arvutusi kasutades leidsid nad, et nõutavad omadused (heli kiirus, tihedus jne) sisaldavad segu, milles 40-50% on raudperoksiid, ja ülejäänud osa on madalama vahevöö tavalistes kivimites. Sellise segu omadused on suurepäraselt kooskõlas UVZ vaatlusandmetega. Paistab, et salapäraste "aeglustumistsoonide" saladus on avalikustatud.
Kuid see avastus tekitab muid huvitavaid küsimusi. Nagu selgitati uuringu pressiteates, esindavad raudperoksiidi ladestused hiiglaslikku hapniku reservuaari. Aeg-ajalt võib hapnik vabaneda ja pinnale jõuda. Selliste sündmuste mõju ja nende võimalikku seost kliimamuutuste, massilise väljasuremise ja muude suursündmustega tuleb veel uurida.
