Valami zajlik a mélyben: átalakulóban a Föld magja

A Föld magjának hőmérséklete hasonló Nap felszínének hőmérsékletéhez.

A Föld felszínéről származó víz mélyen a bolygó belsejébe szivároghat, ami módosíthatja a folyékony fémes mag legkülső régióját. A felfedezés megmagyarázhatja a bolygó belsejében található titokzatos, vékony anyagréteg jelenlétét, amelynek eredete évtizedek óta rejtély a geológusok számára.

A földkéreg tektonikus lemezekből áll, amelyek lefelé ereszkednek, a folyamat során pedig több milliárd év alatt vizet szállítottak a földköpeny alsó tartományába – írja a Science Alert.

Mintegy 2900 kilométerrel a felszín alatt ez a víz eléri a köpenymag határát és erőteljes kémiai kölcsönhatást indít el. Egy dél-koreai, amerikai és német kutatócsoport kimutatta, hogy a folyamat hidrogénben gazdag külső magréteget hoz létre, és szilícium-dioxidot juttat az alsó köpenybe.

Forrás: https://www.sciencefocus.com/planet-earth/what-is-at-earths-core/

Nem mindegy, mi zajlik a mélyben – a Föld magja nélkül elképzelhetetlen lenne az élet

Évekig azt hittük, hogy a Föld magja és köpenye közötti anyagcsere elhanyagolható. A nemrégiben végzett nagynyomású kísérleteink azonban másról árulkodnak. Azt találtuk, hogy amikor a víz eléri a mag és a köpeny határát, reakcióba lép a magban lévő szilíciummal, és szilícium-dioxidot hoz létre

– mondta Dan Shim anyagtudománnyal foglalkozó szakértő az Arizonai Állami Egyetemről.

A külső mag – amely valójában vas és nikkel keveréke – jelentős szerepet játszik a Föld mágneses terének létrehozásában. A mágneses mező lényegében megvédi az élővilágot a pusztító napszéltől és sugárzástól. Ezért is fontos megérteni, hogyan működik a Föld belseje, és hogyan fejlődött az idők során.

A Föld felépítésének vázlata Forrás: NASA

A magköpeny határán a szilikátok és a fémek között nincs éles határvonal, a kémiai kölcsönhatásokról pedig a tudósok idáig nem sok ismerettel rendelkeztek.

Évtizedekkel ezelőtt a Föld belsejében szeizmikus hullámokat rögzítő kutatók egy alig több mint néhány száz kilométer vastagságú vékony réteget találtak, aminek származását mostanáig homály fedte.

A kutatók azt feltételezik, hogy a mag és a köpeny közötti kémiai kölcsönhatás a víz leszivárgása során hozhatta létre ezt a réteget.

Sokkal intenzívebb anyagcsere zajlik, mint korábban vélték

A szeizmológusok néhány szokatlan dolgot is észrevettek, például a folyékony fémréteg sűrűsége kisebb lesz és a szeizmikus hullámok sebessége is lassul benne. Úgy vélik, hogy ezek a sűrűségkülönbségek a könnyű elemek, például a hidrogén vagy a szilícium eltérő koncentrációjával függnek össze. Egyetlen könnyű elem koncentrációjának növekedése ugyanakkor a szeizmikus sebesség növekedését eredményezné, miközben a sűrűség csökkenne, ez pedig nehezen egyeztethető össze a megfigyelésekkel. Amennyiben az egyik könnyű elem koncentrációja növekedik, miközben a másiké csökken, már a várakozásoknak megfelelő eredményt kapjuk, a kutatóknak azonban idáig nem voltak mélyebb ismeretei ilyen intenzív cserefolyamatról.

A kutatócsoport ezért lézeres kísérlettel reprodukálta a mag és a köpeny határán uralkodó nyomás- és hőmérsékletviszonyokat. Kimutatták, hogy a Föld magjába szivárgó víz kémiai reakcióba léphet az ott lévő anyagokkal, így a külső mag hidrogénben gazdag réteggé alakul, a szilícium-dioxid kristályok pedig szétszóródnak és a köpenybe vándorolnak.

A leszivárgó víz kémiai folyamatokat indít el a mag és a köpeny határán, amitől a szilíciumdioxid-kristályok a külső magból a köpeny alsó részébe kerülnek (illusztráció) Forrás: Dan Shim/ASU

A mag tetején képződő hidrogénben gazdag, szilíciumban szegény réteg már kisebb sűrűségű és szeizmikus sebességű, ami megfelel azoknak a megfigyeléseknek, amelyeket a tudósok a szeizmikus hullámok mérésekor tettek.

A megváltozott magréteg jelentős hatással lehet a mélységben zajló vízkörforgásra. A kutatócsoport szerint eredményeik arra utalnak, hogy a globális vízkörforgás sokkal összetettebb, mint korábban gondoltuk.

A teljes tanulmány a Nature Geoscience című szakfolyóiratban olvasható.