În mantaua terestră se află un ocean închis în roci

Structura cristalină a a ringwooditelor permite reținerea apei în zona de tranziție din mantaua terestră

straturi pamant - livescience.com

La adâncimi mari, în subteran, în mantaua terestră, se află o cantitate foarte mare de apă închisă în roci din familia olivinelor, suficientă pentru a forma încă un ocean planetar, potrivit unui nou studiu, informează LiveScience.com.

Mantaua terestră este stratul fierbinte de roci dintre crustă și nucleul terestru. Oamenii de știință au bănuit de mai mult timp că așa-numita zonă de tranziție a mantalei, aflată între straturile superioare și cele de mare adâncime ale mantalei (410 până la 660 kilometri adâncime), ar putea adăposti apă blocată în minerale rare. Dovezile directe ale existenței acestui incredibil depozit de apă din mantaua terestră au lipsit însă, până acum.

Pentru a afla dacă această zonă de tranziție din mantaua terestră este într-adevăr un uriaș rezervor de apă, oamenii de știință au efectuat o serie de experimente pe niște minerale bogate în apă, denumite ringwoodite (variante polimorfe de înaltă presiune ale olivinei, denumite după geologul australian care le-a descoperit, Ted Ringwood). De asemenea, ei au analizat caracteristicile de propagare ale undelor seismice pe sub Statele Unite ale Americii și au introdus datele obținute în niște programe de simulare computerizată. În urma acestor analize ei au descoperit că materia din mantaua terestră care se deplasează spre straturile inferioare ale mantalei se topește atunci când trece de granița dintre zona de tranziție din manta și zona inferioară a acesteia, învecinată cu nucleul.

“Dacă putem observa acest proces de topire, înseamnă că trebuie să existe apă în zona de tranziție din manta”, susține Brandon Schmandt, seismolog la Universitatea din New Mexico și co-autor al acestui studiu publicat în ultimul număr al revistei Science. “Astfel, zona de tranziție ar putea conține foarte multă apă, având chiar potențialul de a egala ca volum de apă întregul ocean planetar”, a subliniat el.

Ringwooditele poat conține apă care nu există într-una din formele de agregare obișnuite

Ringwooditele sunt niște minerale foarte rare care se formează din olivină în condiții de presiune și la temperaturi uriașe, așa cum sunt cele existente în zona de tranziție a mantalei terestre. Studiile de laborator al demonstrat că acest mineral poate conține apă care însă nu există într-una din formele de agregare obișnuite — lichidă, gheață sau sub formă de vapori — ci este încastrată în structura moleculară a ringwooditelor sub formă de ioni de hidroxid.

În luna martie un alt grup de cercetători a descoperit un diamant neobișnuit din mantaua terestră, diamant în care se afla o ringwoodită care conținea apă. Deși această descoperire, în sine, părea să indice faptul că zona de tranziție din mantaua terestră conține foarte multă apă, nu s-a putut trage o concluzie definitivă fiind singurul specimen mineral provenit din mantaua terestră care a fost analizat (alte specimene de astfel de minerale au fost produse artificial, în laborator, sau descoperite în meteoriți și astfel ar putea să nu fie reprezentative pentru ringwooditele din manta).

În acest sens, Brandon Schmandt și colegul său, geofizicianul Steven Jacobsen de la Northwestern University din Illinois și-au propus să afle dacă și alte astfel de minerale din mantaua terestră conțin apă.

Cercetătorii știau că structura cristalină a a ringwooditelor permite reținerea apei în zona de tranziție din mantaua terestră, dar această structură se modifică dacă respectivul mineral trece în zona inferioară a mantalei (în contextul unor condiții de temperatură și presiune mai ridicate). Având în vedere faptul că structura mineralelor din mantaua inferioară nu poate reține apă așa cum o face structura ringwooditelor, Schmandt și Jacobsen a ajuns la concluzia că aceste minerale s-ar topi atunci când ajung în mantaua inferioară. “Topirea este doar un mecanism prin care elimină apa din structura lor”, conform lui Schmandt.

Pentru a testa această ipoteză, Jacobsen a coordonat o serie de experimente de laborator pentru a observa ce se întâmplă cu acest tip de minerale când ajung în mantaua inferioară. Cercetătorii au sintetizat ringwoodite hidratate și au reprodus condițiile de temperatură și presiune din zonele de adâncime ale mantalei terestre prin expunerea la fascicule laser concomitent cu comprimarea lor între două diamante.

Folosind acest experiment, ei au crescut temperatura și presiunea până la niveluri similare celor din mantaua inferioară, condiții în care ringwooditele s-au transformat în alt tip de mineral, silicatul de perovskit — mineral care conține silicat topit în jurul cristalelor individuale de perovskit.

Apoi, folosind rețeaua de seismografe Earthscope USArray, Schmandt a analiza undele seismice care treceau dinspre zona de tranziție spre mantaua inferioară. El a descoperit că aceste unde încetinesc atunci când trec în mantaua inferioară, însă doar în zonele în care există materia care coboară din zona de tranziție spre mantaua inferioară, așa cum au preconizat oamenii de știință.

Mineralele topite în zona de graniță dintre mantaua de tranziție și mantaua inferioară, curg apoi în sens invers, în sus, revenind la forma de minerale care pot conține apă. Acest mecanism transformă zona de tranziție din mantaua terestră într-un rezervor permanent de apă.

C.A.

NICIUN COMENTARIU