Νέα μελέτη, αποκαλύπτει πως, μόνο οι αρχαιότερες και, οι πιο γρήγορα καταβυθιζόμενες πλάκες μπορούν να μεταφέρουν νερό βαθιά στον μανδύα της Γης, λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων μεταφοράς θερμότητας του ορυκτού ολιβίνη.
Εξ αιτίας του τρόπου με τον οποίο ο ολιβίνης είναι αγωγός θερμότητας μέσω της ακτινοβολίας, μόνο οι ωκεάνιες τεκτονικές πλάκες, οι οποίες έχουν ηλικία μεγαλύτερη από 60 εκατομμύρια χρόνια και κινούνται καθοδικά σε ταχύτητες μεγαλύτερες από 10 εκατοστά ανά χρόνο, μπορούν να παραμείνουν αρκετά κρύες ώστε να μεταφέρουν νερό βαθιά στον μανδύα της Γης.
Το συμπέρασμα αυτό, διατύπωσε μια ομάδα ερευνητών στο πανεπιστήμιο του Potsdam και το κέντρο γεωεπιστημών του (GFZ), σε συνεργασία με διεθνείς συνεργάτες. Στο πόρισμα αυτό κατέληξαν αφού μέτρησαν πόσο διάφανος είναι ο ολιβίνης στο υπέρυθρο φως υπό ακραία πίεση και συνθήκες θερμοκρασίας στον μανδύα της Γης.
Η μελέτη τους, δημοσιεύτηκε στο Nature Communications. Η λιθόσφαιρα, το εξωτερικό κέλυφος της Γης, είναι διασπασμένη σε άκαμπτους τομείς, τις γνωστές τεκτονικές πλάκες.
Οι πλάκες αυτές, επιπλέουν σε έναν πιο θερμό και πιο εύκαμπτο μανδύα που βρίσκεται από κάτω τους.
Όταν συγκρούονται δύο πλάκες, η πυκνότερη πλάκα, βυθίζεται στον μανδύα – μια διεργασία που είναι γνωστή ως καθίζηση και η πλάκα που μπαίνει στον μανδύα, λέγεται βυθιζόμενη πλάκα.
Γενικά, οι ωκεάνιες πλάκες, είναι πιο πυκνές από τις ηπειρωτικές, κυρίως λόγω της υψηλής τους περιεκτικότητας σε ολιβίνη, ένα ορυκτό που αποτελεί περίπου το 80% της ωκεάνιας λιθόσφαιρας.
Ακόμη, ο ολιβίνης, είναι το κυρίαρχο ορυκτό του εξωτερικού κελύφους της Γης, απαρτίζοντας το 60% του ανώτερου μανδύα (40 – 410 χιλιόμετρα βάθους). Καθώς βυθίζονται, οι κρύες πλάκες σταδιακά θερμαίνονται από το θερμό περιβάλλον του μανδύα μέσω της διάχυσης της θερμότητας, μια διαδικασία που περιλαμβάνει την αγωγή της θερμότητας και την ακτινοβολία.
Η κατανόηση των διεργασιών της θερμότητας, είναι καθοριστικής σημασίας για την εξήγηση των βαθέων σεισμών, και της παρουσίας του νερού σε βάθος μεγαλύτερο των 600 χιλιομέτρων.
Υπέρυθρη διαφάνεια του ολιβίνη: Μια επαναστατική μέτρηση
“Για πρώτη φορά, μετρήσαμε τη διαφάνεια του ολιβίνη στο εσωτερικό της Γης”, εξηγεί ο ειδικός γεωδυναμικής Enrico Marzotto από το ινστιτούτο γεωεπιστημών του Potsdam.
“Οι μετρήσεις αυτές δείχνουν πως, ο ολιβίνης, είναι διάφανος στο υπέρυθρο φως ακόμη και στις ακραίες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας στο εσωτερικό της Γης”.
Η μεταφορά της θερμότητας μέσω ακτινοβολίας αντιστοιχεί στο περίπου 40 τοις εκατό του συνόλου της θερμότητας που διαχέεται στον ανώτερο μανδύα, ο οποίος είναι πλούσιος σε ολιβίνη.
Έτσι, η ραδιενεργή θερμική αγωγιμότητα, παίζει καθοριστικό ρόλο στη θέρμανση των πλακών και έτσι, μπορεί να έχει μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στην πυκνότητα και την ακαμψία των υποβυθιζόμενων πλακών, καθώς και στην ικανότητά τους να μεταφέρουν νερό στο εσωτερικό της Γης.
Με τα μοντέλα θερμικής εξέλιξης δισδιάστατων πλακών, οι ομάδες κατάφεραν να δείξουν ότι η ραγδαία θέρμανση που ενισχύεται από τη μεταφορά θερμότητας μέσω ακτινοβολίας προκαλεί τη διάσπαση των ορυκτών που περιέχουν νερό σε ρηχότερα βάθη. “Αυτό ενδεχομένως, θα μπορούσε να εξηγήσει το φαινόμενο των σεισμών στην τεκτονική πλάκα σε σε βάθος πάνω από 70 χιλιόμετρα”, εξηγεί ο Marzotto.
“Συνεπώς, μόνο οι πλάκες που έχουν ηλικία μεγαλύτερη από 60 εκατομμύρια χρόνια και βυθίζονται γρηγορότερα από 10 εκατοστά τον χρόνο, παραμένουν επαρκώς ψυχρές ώστε να μεταφέρουν τα ορυκτά που περιέχουν νερό μέχρι τη Ζώνη Μετάβασης του Μανδύα σε 410 έως 660 χιλιόμετρα”.
Η Ζώνη Μετάβασης του Μανδύα, θεωρείται πως περιέχει το μεγαλύτερο απόθεμα νερού στον πλανήτη μας, το οποίο ενδεχομένως να περιέχει το τριπλάσιο νερό από τους ωκεανούς της Γης.
“Ακόμη, η μελέτη μας προσφέρει πολλά εργαλεία για να υπολογίσουμε το χρονικό όριο της ζωής των θερμικών ανωμαλιών στον μανδύα και τη γεωδυναμική τους συμπεριφορά”, συμπλήρωσε ο Enrico Marzotto. Οι ανωμαλίες αυτές, μπορεί να είναι θερμές (όπως οι στήλες αερίων που εκλύονται από τον βαθύ μανδύα της Γης) ή κρύες (όπως οι βυθιζόμενες πλάκες).
