Серце планети змінюється: маловідомий феномен створює новий загадковий шар усередині Землі

Десятиліття тому вчені записували сейсмічні хвилі, що проходять крізь нутрощі Землі, і зафіксували щось цікаве: тонкий шар завтовшки трохи більше ніж кілька сотень кілометрів. Однак досі дослідники не могли зрозуміти, звідки взявся цей ймовірний шар, названий E prime, пише Science Alert.

Раніше Фокус уже писав, що в новому дослідженні вчені зрозуміли, що вода з поверхні Землі може проникати глибоко в надра планети, більш того, їм навіть вдалося зрозуміти, як це відбувається. Команда вважає, що їхнє відкриття може пояснити наявність тонкого шару матеріалу всередині планети, який роками спантеличував учених.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Знадобилися мільярди років, щоб вода з поверхні Землі сягнула межі ядра і мантії на глибині приблизно 2 900 кілометрів під поверхнею. І ось тут почалося найцікавіше. За словами міжнародної групи дослідників з Південної Кореї, США та Німеччини, під час дослідження їм не тільки вдалося зрозуміти, як вода потрапляє з поверхні Землі в її глибину, а й "відтворити цей процес" і виявити, що під поверхнею нашої планети відбувається потужний хімічний вплив.

Десятиліттями вчені вважали, що матеріальний обмін між ядром Землі та її мантією надзвичайно невеликий, проте експерименти дослідників під високим тиском показали, що це твердження не відповідає дійсності. Виявляється, коли вода з поверхні досягає межі мантія-ядро, вона вступає в реакцію з кремнієм у ядрі, внаслідок чого утворюється кремнезем.

Більш ранні дослідження вже показали, що суміш заліза і нікелю в зовнішньому ядрі Землі відіграє найважливішу роль у створенні її магнітного поля. Саме воно, по суті, захищає нас від сонячних вітрів і радіації, а тому для вчених надзвичайно важливо розуміти, як влаштований "внутрішній світ Землі", які процеси там відбуваються і як він змінюється з плином часу.

Команда виявила, що межа ядра та мантії нашої планети доволі різко переходить від силікатної до металічної, проте досі про внутрішні процеси, які там відбуваються відомо надзвичайно мало.

Тепер автори дослідження вважають, що саме мільярди років перенесення води з поверхні Землі в саме її серце активувало хімічний обмін між ядром і мантією, що, своєю чергою, сприяло формуванню передбачуваного початкового шару Е.

Під час дослідження команді також вдалося розгадати деякі особливості цього шару. По-перше, вони припускають, що змінений рідиннометалевий шар, ймовірно, є менш щільним, по-друге, він має нижчі сейсмічні швидкості. Автори дослідження вважають, що ці відмінності в щільності пов'язані з різними концентраціями легких елементів водню і кремнію.

Команда дійшла висновку, що збільшення концентрації лише одного легкого елемента призведе до збільшення швидкості та зниження щільності, що ускладнить узгодження сейсмічних спостережень і динамічної стабільності всього шару Е. Альтернативним поясненням могло стати збільшення концентрації одного легкого елемента при зменшенні концентрації іншого. Але, на жаль, вченим невідомий такий обмінний процес.

Під час експерименту вчені використовували алмазні ковадла, нагріті лазерами, що дало їм змогу імітувати умови тиску та температури на межі ядра і мантії. Науковці відтворили, як вода, що була занурена в земне ядро, здатна вступати в хімічну реакцію з матеріалами, що знаходяться там, перетворюючи зовнішнє ядро на так звану "багату воднем плівку". У результаті цієї реакції створюються кристали кремнезему, які підіймаються і приєднуються до мантії.

Команда виявила, що шар, багатий воднем і бідний кремнієм, утворений у верхній частині ядра, матиме меншу щільність і швидкість, а це відповідає більш раннім спостереженням за сейсмічними хвилями. Вчені також вважають, що ця загадкова "плівка" на серці Землі здатна істотно впливати на глибоководний колообіг води. Тепер учені впевнені, що глобальний водний цикл на Землі насправді набагато складніший, ніж вважалося раніше.

Раніше Фокус писав про те, що вчені виявили "алмазну фабрику", що працює вже мільярди років.