Et team af forskere ledet af Ho-Kwang Mao fra Carnegie-institutionen i USA ser ud til at have afsløret et mysterium, der længe har urolige geologer. Forfatterne forklarede, hvilket mineral zonerne med at nedsætte seismiske bølger ved kerne-mantelgrænsen består af og gengiver processen med dannelse heraf i laboratoriet. Hvis forskernes konklusioner er korrekte, viser sig sådanne zoner at være en kæmpe opbevaring af ilt, der kan have indflydelse på livets historie på Jorden. En videnskabelig artikel med resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature den 22. november 2017.
Hvordan ved vi, hvad der er under vores fødder? Dette enkle spørgsmål er en hovedpine for geologer. Rejsen til Jordens centrum findes kun på siderne i science fiction bøger, men faktisk overstiger rekordboringsdybden næsten 12 kilometer.
Seismiske bølger blev hjulpet af forskere, der spredte sig på forskellige måder i klipper med forskellige tætheder, de tillader udførelse af "ultralyd" ind i dybden af vores planet. De oplysninger, der kan fås fra en sådan scanning, er imidlertid ufuldstændige. Ofte rejser de modtagne svar kun nye spørgsmål. Faktisk som på ethvert andet videnskabsområde.
På en dybde på 2900 km er kernemantelgrænsen placeret. Geologer har længe opdaget områder, hvor seismiske bølger bevæger sig usædvanligt langsomt. De blev kaldt zoner med ultra lav hastighed, på engelske zoner med ultra lav hastighed, deraf forkortelsen UVZ. Men hvad er det? Hvilket mystisk materiale bremser jordens vibrationer så meget?
Dette spørgsmål er længe blevet drøftet af forskere, og mange hypoteser er allerede blevet foreslået. Imidlertid har de alle en ulempe: det er nødvendigt at forklare, hvordan det nødvendige stof som helhed endte på en sådan dybde.
Ho-Kwans team ser ud til at have dræbt to fugle med en sten. Forskerne fandt et passende mineral og en enkel mekanisme til dets dannelse lige på stedet. Det er sandt, at denne succes førte til spørgsmålet om behovet for at revidere noget i jordens biosfæres historie.
Det mineral, som forfatterne kunne lide, er jernperoxid FeO2Hx (antallet af hydrogenatomer kan være anderledes). Når de taler om deres forgængers arbejde, siger de, at de er stabile under forholdene i den nedre mantel.
Men hvor kan du få det fra? For at besvare dette spørgsmål har forskere genskabt en lille del af de dybtgående dybder i laboratoriet. Diamantgribere komprimerede stoffet og skabte et tryk på 860 tusind atmosfærer. En laserstråle, der gennemtrænger gennemsigtige diamantplader, opvarmede reagenserne til 1900 grader Celsius.
Salgsfremmende video:
Under disse forhold dannes jernperoxid, som forfatterne fandt, af de enkleste komponenter: jern og vand. Der er lige så meget jern i jordens kerne, som det er nødvendigt - faktisk er det hovedsageligt lavet af dette metal. Og vand? Ifølge forfatterne synker 300 millioner tons vand årligt ned i dybden af mantlen på grund af bevægelsen af tektoniske plader. I henhold til deres beregninger ville en tiendedel af vandet i Verdenhavet være nok til at skabe hele den observerede UVZ. Til sammenligning: ifølge nogle estimater er der 90 gange mere vand i Jordens indre, inklusive skorpen, kappe og kerne end på overfladen.
Det viser sig, at det nødvendige mineral dannes ved kanten af mantelen og kernen ud fra stoffer, der er nok der. Men er dette virkelig ansvarlig for det billede, der ses på seismogrammer?
Forskere har også testet dette. Ved hjælp af eksperimenter og teoretiske beregninger fandt de, at de krævede egenskaber (lydhastighed, densitet osv.) Har en blanding, hvor 40-50% er jernperoxid, og resten er i de sædvanlige klipper i den nedre mantel. Egenskaberne ved en sådan blanding er i god overensstemmelse med observationsdataene fra UVZ. Det ser ud til, at hemmeligheden bag de mystiske "afmatningszoner" er blevet afsløret.
Men denne opdagelse rejser andre interessante spørgsmål. Som forklaret i en pressemeddelelse fra undersøgelsen, repræsenterer jernperoxidaflejringer et kæmpe iltreservoir. Fra tid til anden kan ilt frigives og nå overfladen. Implikationerne af sådanne begivenheder og deres mulige forbindelse til klimaændringer, masseudryddelser og andre store begivenheder er stadig til at blive undersøgt.