Lehet, hogy egy vízkészlet 400 kilométernél többet bujkál a lábad alatt.
A Föld köpenye itt találkozik a kéreggel. A földtudomány tudósai hosszú ideje azt gondolták, hogy ezen átmeneti zóna alatt (255 mérföldnél vagy 410 km mélyén kezdve) egy víztel töltött ásványi anyag, az úgynevezett brucité, instabil volt és így felbomlott, és a bolygó felszíne felé áramló vízmolekulákat küldte.
Az új kutatások azonban azt sugallják, hogy mielőtt a brucit - amely 50% magnézium-oxid és 50% víz - bomlik, egy másik, stabilabb 3D struktúrá alakul. A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában, a folyóiratban részletesen, november 21-én talált eredmény azt jelenti, hogy van egy vízcsepp a Földön mélyebben, mint azt korábban gondoltak.
"nem teljesen várták" - mondta Andreas Hermann, a tanulmány társszerzője, a skóciai Edinburgh-i Egyetem számítási fizika tanára. "mert az emberek évtizedek óta tanulmányozták ezt az anyagot, és senki sem gondolt arra, hogy megvizsgálja, lesz-e újabb szakasz, mielőtt végül szétesik."
A mély Föld próbája
A tudósok korábban úgy gondolták, hogy a brucitta csak az átmeneti zónáig marad stabil, egy 155 mérföldes (250 km) réteggel, közvetlenül a felső köpeny alatt. A ásványi anyag szerkezete részben ezt a nézetet támasztotta alá. A Brucite réteges anyag, amelyben az egyes rétegekben levő molekulák erősen kapcsolódnak egymáshoz, de gyengén kapcsolódnak más rétegekhez. Egy ilyen anyagnak, ha elegendő nyomással sajtolják, valamilyen változáson kell átesnie. A kutatók korábban feltételezték, hogy a körülbelül 200 000 légkört elérő átmeneti zóna nyomására reagálva a brucit összeomlik. (Az egyik légkör megközelítőleg a tengerszint feletti nyomás).
Mivel nem tudta közvetlenül megtapasztalni a mély Földet, Hermann és társszerzője, Mainak Mookherjee, a Floridai Állami Egyetem geológiai professzora kvantummechanikai számításokat végeztek, különféle lehetséges struktúrák elemzésével a brucit mély Föld körülményei között.
"Ez nagy adatkezelés" - mondta Hermann. "Több ezer struktúrát hozunk létre, mindegyiket optimalizáljuk, és olyan pontosan elvégzzük a számításokat, hogy ha valami stabilabb, mint valami más, megbízhatóan mondhatjuk, hogy így van."
A Brucite jól megvizsgált és viszonylag egyszerű ásvány. Ennek ellenére Hermann azt mondta, hogy az új számítások kulcsa a brucittel kapcsolatos meglévő feltételezések figyelmen kívül hagyása. Miután több hónapos számítógépes program segítségével futtatta a különféle szerkezeteket, a kutatók korábban ismeretlen brucitista fázist találtak, amely képes ellenállni az alsó köpenyben tapasztalt magas nyomásnak.
A brucit ezen új fázisa mellett a tudósok még mindig nem képesek közvetlenül megmérni a köpenyben levő anyag mennyiségét vagy az ásványi anyag mennyiségét. Hermann és Mookherjee azonban meghatározták a brucit új fázisának rugalmas tulajdonságait. Ezt tudva - mondta Hermann - a szeizmológusok felismerhetik, hogy mennyi brucit van a köpenyben, mivel a földrengések aláírása az általuk szállított kőzet rugalmassága alapján különbözik.
Miért számít a brucité?
A jelenlegi becslések szerint a mély Föld annyi vizet tud tartani, mint a bolygó felszínén lévő összes óceán együttesen. Ez a víztartály és a kiegészítő tavi brucit is megmaradhat, alapvető fontosságú az anyagok Földön történő mozgása szempontjából. Ahogy a víztartalmú ásványi anyagok továbbhaladnak a Föld rétegein, az anyagok végül bomlanak, felszabadítva a vizet, amely visszajut a felszínre, gyakran a vulkanikus aktivitás révén.
A víz elengedhetetlen az ásványok újrahasznosításához a vulkanizmus és a lemeztektonika révén, mivel biztosítja a különféle kőzetanyagok egymáshoz való eljutásához szükséges kenést, ahogyan az a szubdukciós zónákban előfordul. Segít egyes anyagok feloldódásában is, miközben a sziklacikluson keresztül mozognak. Víz nélkül - mondta Hermann - a bolygó földtani helyzetbe kerül. Ez azt jelenti, hogy nincs új kéreg vagy talaj, és megáll a vulkánizmus; ezek a változások katasztrofális következményekkel járhatnak a bolygó földjén és légkörében.
Amellett, hogy a tudósok megváltoztathatják a Föld felszíne alatt messze található víztartályokat, Hermann szerint ez a kutatás újfajta gondolkodási módot támaszt a mély Földről általában. A kutatók nem találták volna ezt az új fázist, ha az elfogadott változatot részesítették előnyben, mondta.
