Νέα ορυκτά σιδήρου που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα θα μπορούσαν να αποτελούν τον κρίκο που έλειπε για το πώς αποθηκεύεται το νερό στα βαθύτερα στρώματα του μανδύα της Γης και πώς μεταφέρεται στα ανώτερα στρώματα, όπως αποκαλύπτει πρόσφατη έρευνα. Τα ευρήματα είναι καθοριστικής σημασίας για την κατανόηση της κίνησης του μανδύα, της ηφαιστειακής δραστηριότητας, αλλά και της λειτουργίας άλλων βραχωδών πλανητών, δηλώνουν οι συγγραφείς της μελέτης.
Πειράματα σε ακραίες συνθήκες πίεσης
Οι ερευνητές ανακάλυψαν τα ορυκτά σιδήρου, τα οποία ονομάζονται οξυ-υδροξείδια του σιδήρου, συμπιέζοντας δείγματα ορυκτών ανάμεσα σε δύο μικροσκοπικά αμόνια διαμαντιού, ενώ ταυτόχρονα τα βομβάρδιζαν με ακτίνες λέιζερ.
Τα δύο αυτά ορυκτά σιδήρου παραμένουν σταθερά στις συνθήκες που επικρατούν στο όριο μεταξύ του πυρήνα της Γης και του μανδύα της (το μεσαίο στρώμα του πλανήτη), δηλαδή υπό «πίεση που ξεπερνά το ένα εκατομμύριο φορές την πίεση που νιώθουμε στην επιφάνεια», όπως δήλωσε στο Live Science ο Steve Jacobsen, ορυκτολόγος και καθηγητής Επιστημών της Γης στο Πανεπιστήμιο Colorado Boulder, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Τα νέα ορυκτά περιέχουν νερό που φτάνει έως και το 15% του βάρους τους. «Αν αθροίσετε όλα τα άτομα υδρογόνου (H) και οξυγόνου (O) στον τύπο και τα συνδυάσετε σε H2O, ένα κομμάτι αυτού του υλικού βάρους μόλις 2,2 κιλών θα περιείχε περίπου μισό λίτρο υγρού νερού», πρόσθεσε ο Jacobsen. «Αν αυτό το υλικό υπήρχε στην αρχέγονη Γη, απλωμένο στη βάση του μανδύα, ακόμα και ένα ποσοστό μόλις λίγων μονάδων θα ήταν δυνητικά αρκετό για να τροφοδοτήσει τον σχηματισμό των ωκεανών».
Ένα τεκτονικό μυστήριο
Η Γη αποτελείται από πολλαπλά στρώματα, σαν ένα κρεμμύδι. Ο φλοιός είναι το λεπτότερο στρώμα (η φλούδα του κρεμμυδιού) και μετακινείται πολύ αργά πάνω από έναν γιγάντιο ωκεανό λιώμενου πετρώματος που ονομάζεται μανδύας (το ζουμερό μέρος του κρεμμυδιού). Βαθιά στην καρδιά αυτού του ωκεανού βρίσκεται ο πυρήνας του πλανήτη, κάτι σαν το κέντρο του κρεμμυδιού, αν το κέντρο του αποτελούνταν από υπερθερμασμένο σίδηρο και νικέλιο που συμπιέζονται υπό το βάρος ενός ολόκληρου πλανήτη.
Το νερό στον μανδύα κάνει το λιώμενο πέτρωμα πιο εύκαμπτο, πράγμα που σημαίνει ότι ο μανδύας μπορεί να αλλάζει σχήμα και να δημιουργεί ρεύματα μεταφοράς. Αυτός είναι ένας βασικός λόγος για τον οποίο η Γη διαθέτει τεκτονικές πλάκες – χωρίς νερό στον μανδύα, το υλικό θα ήταν πολύ δύσκαμπτο για να μετακινηθεί και να συμπαρασύρει μαζί του τον φλοιό του πλανήτη. Είναι γνωστό ότι υπάρχει νερό στον μανδύα, ωστόσο, δεν ξέρουμε ακριβώς ποιος είναι ο ρόλος του εκεί.
Οι 2 θεωρίες για το νερό στον μανδύα της Γης
Υπάρχουν δύο κύριες θεωρίες για το πώς φτάνει το νερό στον μανδύα της Γης. Η πρώτη είναι μέσω της καταβύθισης: Όταν μια τεκτονική πλάκα βυθίζεται κάτω από μια άλλη, μεταφέρει νερό από την επιφάνεια στο εσωτερικό του μανδύα. Η δεύτερη αφορά το αρχέγονο νερό, το οποίο απέμεινε από τον σχηματισμό του πλανήτη και παραμένει αποθηκευμένο κοντά στο όριο μεταξύ του πυρήνα της Γης και του κατώτερου μανδύα.
Τα νέα ορυκτά που ανακαλύφθηκαν συνάδουν και με τις δύο κύριες θεωρίες για το πώς απέκτησε η Γη το νερό του μανδύα της. Είναι αρκετά πυκνά ώστε να βυθιστούν μέχρι τον πυθμένα του μανδύα, γεγονός που ταιριάζει με τη θεωρία της καταβύθισης και παρέχει έναν τρόπο εισόδου του νερού στον πυρήνα της Γης. Τα ορυκτά σιδήρου είναι επίσης αρκετά ανθεκτικά ώστε να αντέξουν τις εξαιρετικά υψηλής ενέργειας προσκρούσεις που θα δέχονταν αν υπήρχαν κατά τη διάρκεια του σχηματισμού της Γης.
Ο εσωτερικός κύκλος του νερού και οι επιπτώσεις του
Η μεταφορά θερμότητας (συναγωγή) στον μανδύα θα μπορούσε να μεταφέρει αυτά τα ορυκτά από τις περιοχές κοντά στον πυρήνα προς την επιφάνεια, μέσω μεγάλων ρευμάτων ανόδου θερμού υλικού ((mantle plumes), όπου τα ορυκτά θα έλιωναν και θα απελευθέρωναν το νερό τους, ολοκληρώνοντας έτσι τον κύκλο του νερού στον μανδύα και συμβάλλοντας στη δημιουργία ηφαιστειακών θερμών κηλίδων στην επιφάνεια. Η διαδικασία αυτή έχει σημαντικές επιπτώσεις για τους κύκλους του νερού και τις θεωρίες σχετικά με το πώς σχηματίστηκαν άλλοι βραχώδεις πλανήτες και εξωπλανήτες – ειδικά οι πιο ιδιόμορφοι που αποτελούνται κυρίως από λιωμένο πέτρωμα.
Αν και η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 8 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Nature Geoscience, δεν αποδεικνύει ότι τα ορυκτά αυτά πράγματι μεταφέρουν νερό πάνω-κάτω στον μανδύα, η γνώση της ύπαρξής τους προσφέρει για πρώτη φορά έναν πιθανό μηχανισμό. Τα ορυκτά που ανακαλύφθηκαν τώρα ενδέχεται επίσης να εξηγούν μυστήριες, εξαιρετικά πυκνές περιοχές βαθιά στο εσωτερικό της Γης – «τις ζώνες εξαιρετικά χαμηλής σεισμικής ταχύτητας που βλέπουμε να βρίσκονται ακριβώς πάνω από το όριο πυρήνα-μανδύα», πρόσθεσε ο Jacobsen.
