Skorupa naszej Ziemi składa się z płyt tektonicznych, które pozostają w ruchu. Nie tylko ścierają się ze sobą, ale również przesuwają. Od miliardów lat, w wyniku tego procesu, woda jest transportowana do dolnego płaszcza. Odpowiadają za to strefy subdukcji, czyli miejsca, gdzie następuje zderzenie płyt litosfery, a jedna z nich jest wchłaniana w głąb płaszcza Ziemi. Okazało się, że w momencie, gdy woda dotrze do granicy jądra i płaszcza, która znajduje się około 2900 kilometrów pod powierzchnią, dochodzi do potężnej interakcji chemicznej. W ten sposób tworzy się górna warstwa rdzenia bogata w wodór. Krzemionka trafia z kolei do dolnego płaszcza.
Najnowsze odkrycie podważa dotychczasową wiedzę
Do tej pory uważano, że wymiana materii między jądrem a płaszczem Ziemi jest niewielka. Ostatnie eksperymenty wysokociśnieniowe wykazały jednak, że w momencie, gdy woda dociera do granicy rdzeń-płaszcz, reaguje z krzemem w rdzeniu, w ten sposób tworząc krzemionkę. Naukowcy próbują usilnie zrozumieć, jak działa wnętrze naszej planety i jak ewoluowało na przestrzeni czasu. Ma to związek z faktem, iż mieszanka żelaza i niklu znajdująca się w jądrze zewnętrznym odgrywa kluczową rolę w wytwarzaniu ziemskiego pola magnetycznego. Samo pole chroni życie na planecie przed promieniowaniem i wiatrami słonecznymi.
Jądro Ziemi, a dokładnie obszar stanowiący granicę z płaszczem zmienia się bardzo gwałtownie. Naukowcy wciąż nie wiedzą zbyt wiele na temat zachodzących tam wymian chemicznych. Dziesiątki lat temu badacze, którzy rejestrowali fale sejsmiczne przechodzące przez wnętrze Ziemi, odkryli cienką warstwę o grubości nieco ponad kilkuset kilometrów. Niestety nadal nie wiadomo skąd ona pochodzi. Być może do jej powstania przyczyniły się miliardy lat wymiany chemicznej między rdzeniem a płaszczem oraz głęboki transport wody.
Jądro Ziemi kryje sporo tajemnic
Sejsmolodzy podejrzewali, że ta warstwa jest mniej gęsta, a jednocześnie ma mniejszą prędkość sejsmiczną. Różnice w gęstości miały wynikać z różnych stężeń lekkich pierwiastków, takich jak wodór czy krzem. Okazało się jednak, że istnieją nieścisłości w obserwacjach sejsmicznych. Naukowcy zaproponowali pewne wyjaśnienie, jednak nie byli świadomi tego, że na granicy jądra Ziemi zachodzi opisany wyżej proces wymiany. Współcześni badacze postanowili pójść o krok dalej i odwzorować warunki, jakie panują w obszarze rdzeń-płaszcz. W tym celu wykorzystali podgrzewane laserowo ogniwa diamentowe z kowadłem. Miały one naśladować warunki ciśnienia i temperatury.
Potwierdziło się, że woda, która trafia do jądra Ziemi,może reagować chemicznie ze znajdującymi się tam materiałami. W wyniku tej reakcji zewnętrzny rdzeń zamienia się w warstwę bogatą w wodór, a kryształy krzemionki wznoszą się i łączą z płaszczem. Ma ona mniejszą gęstość i mniejszą prędkość, co odpowiada obserwacjom fal sejsmicznych. Co ciekawe, warstwa może mieć duży wpływ na globalny obieg wody w głębinach. Naukowcy byli zaskoczeni odkryciem tak intensywnej wymiany materiałów. Okazuje się, że nasza planeta kryje jeszcze sporo niespodzianek.