Ένας σωρός νερού μπορεί να κρύβεται πάνω από 250 μίλια (400 χιλιόμετρα) κάτω από τα πόδια σας.
Εκεί όπου το μανδύα της Γης συναντά την κρούστα. Οι γεωεπιστήμονες είχαν σκεφτεί από πολύ καιρό ότι κάτω από αυτή τη μεταβατική ζώνη (ξεκινώντας από 255 μίλια ή 410 χλμ. Βάθος) ένα γεμάτο με νερό ορυκτό που ονομάζεται brucite ήταν ασταθές και έτσι αποσυντεθεί, στέλνοντας μόρια νερού που ρέουν προς την επιφάνεια του πλανήτη.
Αλλά νέες έρευνες δείχνουν ότι πριν το brucite - το οποίο είναι 50 τοις εκατό οξείδιο του μαγνησίου και 50 τοις εκατό νερό - αποσυντίθεται, μεταμορφώνεται σε μια άλλη, πιο σταθερή 3D δομή. Η ανακάλυψη, λεπτομερής σε απευθείας σύνδεση στις 21 Νοεμβρίου στο περιοδικό Proceedings της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, σημαίνει ότι υπάρχει μια στολή νερού που βρίσκεται βαθύτερα στη Γη από ό, τι είχε προηγουμένως θεωρηθεί.
"δεν αναμενόταν πλήρως", δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Andreas Hermann, λέκτορας της υπολογιστικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου στη Σκωτία. "επειδή οι άνθρωποι έχουν μελετήσει αυτό το υλικό για δεκαετίες και κανείς δεν σκέφτηκε ποτέ να εξετάσει εάν θα υπάρξει άλλη φάση πριν τελικά καταρρεύσει".
Δοκιμάζοντας τη βαθιά Γη
Οι επιστήμονες πιστεύουν στο παρελθόν ότι η βρουκέτα παρέμεινε σταθερή μόνο μέχρι τη ζώνη μετάβασης, ένα στρώμα μήκους 155 μιλίων (250 χιλιόμετρα) ακριβώς κάτω από το ανώτερο μανδύα. Εν μέρει, η δομή του ορυκτού πληροφόρησε αυτήν την άποψη. Το Brucite είναι ένα στρωματοποιημένο υλικό στο οποίο τα μόρια σε κάθε στρώση συνδέονται ισχυρά μεταξύ τους αλλά είναι ασθενώς συνδεδεμένα με άλλα στρώματα. Ένα τέτοιο υλικό, εάν συμπιεστεί με αρκετή πίεση, πρέπει να υποστεί κάποια αλλαγή. Οι ερευνητές είχαν προηγουμένως υποθέσει ότι, σε απάντηση της πίεσης της ζώνης μετάβασης, η οποία φθάνει τις περίπου 200.000 ατμόσφαιρες, η βρουκίτη θα κατέρρευσε. (Μια ατμόσφαιρα είναι περίπου η πίεση στο επίπεδο της θάλασσας).
Ο Χέρμαν και ο συν-συγγραφέας του, Mainak Mookherjee, καθηγητής γεωλογίας στο Πανεπιστήμιο της Φλώριδας, δεν χρησιμοποίησαν κβαντομηχανικούς υπολογισμούς, αναλύοντας διάφορες πιθανές δομές για βρουκέτα σε συνθήκες βαθιάς γης.
"Αυτό είναι υπολογισμός μεγάλων δεδομένων", δήλωσε ο Hermann. "Δημιουργούμε χιλιάδες δομές, βελτιστοποιούμε όλες και κάνουμε τους υπολογισμούς αρκετά ακριβείς ώστε αν κάτι ξεχωρίζει ως σταθερότερο από κάτι άλλο, μπορούμε να πούμε ότι είναι έτσι".
Το Brucite είναι ένα καλά μελετημένο και σχετικά απλό ορυκτό. Ακόμα κι έτσι, ο Hermann είπε ότι το κλειδί για τους νέους υπολογισμούς αγνοούσε τις υπάρχουσες υποθέσεις για τον brucite. Μετά από αρκετούς μήνες λειτουργίας διαφόρων δομών μέσω του προγράμματος ηλεκτρονικού υπολογιστή τους, οι ερευνητές βρήκαν μια άγνωστη μέχρι τότε φάση βρουκίτη που θα μπορούσε να αντέξει τις υψηλές πιέσεις που βρέθηκαν στο κάτω μανδύα.
Ακόμη και με αυτή τη νέα φάση της βρουκίτης, οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην είναι σε θέση να μετρήσουν άμεσα την ποσότητα της ουσίας στον μανδύα ή το πόσο νερό περιέχει το ορυκτό. Ωστόσο, οι Hermann και Mookherjee ανέπτυξαν τις ελαστικές ιδιότητες της νέας φάσης της βρουκίτης. Γνωρίζοντας αυτό, δήλωσε ο Hermann, οι σεισμολόγοι μπορεί να είναι σε θέση να ανιχνεύσουν πόσο brucite είναι στο μανδύα επειδή οι υπογραφές των σεισμών διαφέρουν με βάση την ελαστικότητα του βράχου μέσω του οποίου ταξιδεύουν.
Γιατί ζημιά
Οι τρέχουσες εκτιμήσεις υποδηλώνουν ότι η βαθιά Γη μπορεί να συγκρατήσει τόσο νερό όσο όλοι οι ωκεανοί στην επιφάνεια του πλανήτη συνδυάζονται. Αυτή η δεξαμενή νερού και η επιπρόσθετη brucite μπορεί επίσης να κρατήσει, είναι ζωτικής σημασίας για την κίνηση των υλικών μέσω της Γης. Καθώς τα ορυκτά που περιέχουν ύδωρ ταξιδεύουν κάτω από τα στρώματα της Γης, τα υλικά τελικά αποσυντίθενται, απελευθερώνοντας το νερό που επιστρέφει στην επιφάνεια, συχνά μέσω ηφαιστειακής δραστηριότητας.
Το νερό είναι απαραίτητο για την ανακύκλωση των ορυκτών μέσω του ηφαιστείου και της τεκτονικής πλάκας, διότι παρέχει τη λίπανση που απαιτείται για τα διάφορα υλικά βράχου να κινούνται το ένα προς το άλλο, όπως συμβαίνει στις ζώνες υποπίεσης. Βοηθά επίσης να διαλύονται ορισμένα υλικά καθώς κινούνται μέσα στον κύκλο του βράχου. Χωρίς νερό, είπε ο Χέρμαν, ο πλανήτης θα έφτανε σε μια γεωλογική αναμονή. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει νέα κρούστα ή έδαφος και διακοπή του ηφαιστείου. οι αλλαγές αυτές θα μπορούσαν να έχουν καταστροφικές επιπτώσεις στη γη και στην ατμόσφαιρα του πλανήτη.
Εκτός από τις δυνητικά μεταβαλλόμενες αντιλήψεις των επιστημόνων σχετικά με τις δεξαμενές νερού πολύ κάτω από την επιφάνεια της Γης, ο Hermann δήλωσε ότι αυτή η έρευνα πρωτοστατεί σε έναν νέο τρόπο σκέψης για τη βαθιά Γη γενικά. Οι ερευνητές δεν θα είχαν βρει αυτή τη νέα φάση εάν είχαν ευνοήσει την αποδεκτή έκδοση, είπε.
