Koryto vody sa môže skrývať pod nohami viac ako 400 kilometrov.
To je miesto, kde sa zemský plášť stretáva s kôrou. Geovedci už dlho mysleli, že pod touto prechodnou zónou (počínajúcou 255 míľ alebo 410 km hlbokou) bol minerál naplnený vodou nazývaný brucit nestabilný a tak sa rozložil, čím sa molekuly vody, ktoré tečú smerom k povrchu planéty.
Nový výskum však naznačuje, že predtým, ako sa rozloží brucit, ktorý predstavuje 50% oxidu horečnatého a 50% vody, sa premení na inú, stabilnejšiu 3D štruktúru. Nález, ktorý je podrobne uvedený online 21. novembra v časopise Zborník Národnej akadémie vied, znamená, že v Zemi sa nachádza hlbšia voda, než sa pôvodne predpokladalo.
„nebolo celkom očakávané,“ uviedla spoluautorka štúdie Andreas Hermann, lektorka výpočtovej fyziky na škótskej univerzite v Edinburghu. „Pretože ľudia študovali tento materiál už celé desaťročia a nikto nikdy nenapadlo hľadať, či bude ešte nejaká fáza skôr, ako sa nakoniec rozpadne.“
Sondovanie hlbokej Zeme
Vedci sa predtým domnievali, že brucit zostal stabilný iba pokiaľ ide o prechodnú zónu, vrstvu hlbku 155 míľ (250 km) tesne pod horným plášťom. Štruktúra nerastných surovín čiastočne vyjadrila tento názor. Brucit je vrstvený materiál, v ktorom sú molekuly v každej vrstve navzájom pevne spojené, ale slabo spojené s ostatnými vrstvami. Ak je materiál, ako je tento, stlačený dostatočným tlakom, musí sa nejako zmeniť. Vedci predtým predpokladali, že v dôsledku tlaku v prechodnej zóne, ktorý dosahuje asi 200 000 atmosfér, by sa brucit rozpadol. (Jednou atmosférou je približne tlak na hladine mora).
Keďže Hermann a jeho spoluautor Mainak Mookherjee, profesor geológie na Floridskej štátnej univerzite, nemohli priamo sondovať hlbokú Zem, použili kvantovo-mechanické výpočty, analyzujúce rôzne možné štruktúry pre brucit v podmienkach hlbokej Zeme.
„Toto sú výpočty veľkých dát,“ povedal Hermann. „Vytvárame tisíce štruktúr, všetky ich optimalizujeme a robíme výpočty dostatočne presné, že ak niečo vyniká stabilnejšie ako niečo iné, môžeme spoľahlivo povedať, že je to tak.“
Brucit je dobre preštudovaný a pomerne jednoduchý minerál. Napriek tomu Hermann povedal, že kľúčom k novým výpočtom bolo ignorovanie existujúcich predpokladov o brucite. Po niekoľkých mesiacoch fungovania rôznych štruktúr prostredníctvom počítačového programu našli vedci predtým neznámu fázu brucitu, ktorá by dokázala odolať vysokým tlakom, ktoré sa nachádzajú v dolnom plášti.
Aj pri tejto novej fáze brucitu nie sú vedci schopní priamo zmerať množstvo látky v plášti alebo množstvo vody v mineráli. Hermann a Mookherjee však vypracovali elastické vlastnosti novej fázy brucitu. Podľa poznatkov Hermann môžu byť seizmológovia schopní zistiť, koľko brucitu je v plášti, pretože podpisy zemetrasení sa líšia v závislosti od elasticity skaly, ktorou prechádzajú.
Prečo na brucite záleží
Súčasné odhady naznačujú, že hlboká Zem môže zadržať toľko vody, ako všetky oceány na povrchu planéty dohromady. Tento vodný rezervoár a ďalší koryto brucitov môžu tiež držať, sú životne dôležité pre pohyb materiálov cez Zem. Keď minerály obsahujúce vodu putujú cez zemské vrstvy, materiály sa nakoniec rozkladajú a uvoľňujú vodu, ktorá sa vracia na povrch, často sopečnou aktivitou.
Voda je nevyhnutná na recykláciu minerálov vulkanizmom a doskovou tektonikou, pretože poskytuje mazanie potrebné na to, aby sa rôzne horninové materiály pohybovali okolo seba, ako sa to vyskytuje v subdukčných zónach. Pomáha tiež rozpúšťať niektoré materiály pri pohybe v horninovom cykle. Bez vody, povedala Hermann, by sa planéta zastavila z geologického hľadiska. To neznamená žiadnu novú kôru alebo pôdu a zastavenie vulkanizmu; tieto zmeny by mohli mať katastrofálne účinky na zem a atmosféru planéty.
Okrem potenciálne meniaceho sa pochopenia vedcov vodnými nádržami hlboko pod zemským povrchom Hermann povedal, že tento výskum presadzuje nový spôsob myslenia na hlbokú Zem všeobecne. Vedci by túto novú fázu nenašli, ak by uprednostňovali akceptovanú verziu.
