Tropska voda možda se skriva više od 250 milja (400 kilometara) ispod vaših stopala.
Tu se susreće Zemljin plašt. Geoznanstvenici su dugo mislili da ispod ovog prijelaznog područja (počevši od 255 milja, ili 410 km dubine) mineral ispunjen vodom zvan brucit je nestabilan i tako se razgradio, slajući molekule vode koje teku prema površini planeta.
No nova istraživanja sugeriraju da se prije nego što se brucit - koji je 50 posto magnezijevog oksida i 50 posto vode - razgradi, transformira u drugu, stabilniju 3D strukturu. Otkriće, detaljno objavljeno na Internetu 21. studenoga u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, znači da se u vodi nalazi gomila dublje nego što se prije mislilo.
"nije u potpunosti očekivano", rekao je koautor studije Andreas Hermann, predavač računalne fizike na Sveučilištu u Edinburghu u Škotskoj. "jer su ljudi proučavali ovaj materijal desetljećima i nitko nikada nije razmišljao gledati hoće li postojati još jedna faza prije nego što se na kraju raspadne."
Sondiranje duboke Zemlje
Znanstvenici su ranije vjerovali da brucit ostaje stabilan samo do prijelazne zone, sloja (250 km) dubokog (250 km), odmah ispod gornjeg plašta. Dijelom je i struktura minerala izvijestila o tom stajalištu. Brucit je slojni materijal u kojem su molekule u svakom sloju snažno povezane jedna s drugom, ali slabo povezane s ostalim slojevima. Materijal poput ovog, ako se stisne s dovoljno pritiska, mora proći kroz neku vrstu promjene. Istraživači su prethodno pretpostavili da će se odgovor na pritisak u tranzicijskoj zoni, koji doseže oko 200 000 atmosfera, brucit raspasti. (Jedna atmosfera je približno pritisak na razini mora).
Nisu mogli direktno sondirati duboku Zemlju, Hermann i njegov koautor Mainak Mookherjee, profesor geologije na Sveučilištu Florida, koristili su kvantno-mehaničke proračune, analizirajući različite moguće strukture brucita u uvjetima duboke Zemlje.
"Ovo je računarstvo s velikim podacima", rekao je Hermann. "Stvaramo tisuće struktura, optimiziramo ih sve i radimo proračune dovoljno precizne da ako se nešto ističe stabilnije od nečeg drugog, pouzdano možemo reći da je to tako."
Brucit je dobro proučen i relativno jednostavan mineral. Unatoč tome, Hermann je rekao da je ključ novih izračuna bilo ignoriranje postojećih pretpostavki o brucitu. Nakon višemjesečnog vođenja različitih struktura kroz njihov računalni program, istraživači su otkrili prethodno nepoznatu fazu brucita koja će moći izdržati visoke pritiske koji se nalaze u donjem plaštu.
Čak i uz ovu novu fazu brucita, znanstvenici još uvijek ne mogu izravno izmjeriti količinu tvari u plaštu ili koliko vode sadrži mineral. No Hermann i Mookherjee su razradili elastična svojstva nove faze brucita. Znajući to, rekao je Hermann, seizmolozi će možda moći otkriti koliko brucita ima u plaštu jer se potresi potresa razlikuju na temelju elastičnosti stijene kroz koju putuju.
Zašto je brucit važan
Trenutne procjene govore da bi duboka Zemlja mogla držati toliko vode koliko i svi okeani na površini planeta zajedno. Ovaj rezervoar vode i dodatni drveni brucit također mogu imati vitalni značaj za kretanje materijala kroz Zemlju. Dok se minerali koji sadrže vodu putuju niz slojeve Zemlje, materijali se na kraju raspadaju, oslobađajući vodu koja se vraća na površinu, često vulkanskom aktivnošću.
Voda je bitna za recikliranje minerala pomoću vulkanizma i tektonike ploča jer pruža podmazivanje potrebno da se različiti kameni materijali prelaze jedan pored drugog, kao što se događa u zonama subdukcije. Također pomaže da se neki materijali rastvaraju kao potez kroz ciklus stijena. Bez vode, rekao je Hermann, planeta bi se zaustavila na geološkom zastoju. To znači da nema nove kore ili tla i zastoja u vulkanstvu; te bi promjene mogle imati katastrofalne posljedice na zemlji i atmosferi planeta.
Osim što potencijalno mijenja znanstveno razumijevanje akumulacija vode daleko ispod Zemljine površine, Hermann je rekao da ovo istraživanje zagovara novi način razmišljanja o dubokoj Zemlji uopće. Istraživači ne bi našli ovu novu fazu da su favorizirali prihvaćenu verziju, rekao je.
