Dva džinovska „bloba” duboko u Zemlji: nova simulacija otkriva verovatno poreklo

Jedna od najzagonetnijih struktura u Zemljinom unutrašnjem svetu su dva velika, gusta područja neposredno iznad jezgra — poznata kao LLSVP (velike oblasti sa niskom brzinom smičnog talasa). Nova numerička modeliranja predlažu neočekivano poreklo: lakši oksidi iz jezgra mogli su da procure u ranoj fazi formiranja Zemlje, izmene hemiju magmenog okeana i tako stvore danas uočene anomalije.

„Ovo nisu nasumične neobičnosti,” kaže geodinamičar Yoshinori Miyazaki sa Rutgers univerziteta. „One su otisci najranije istorije Zemlje. Ako razumemo zašto postoje, razumemo kako je naša planeta nastala i zašto je postala pogodna za život.”

LLSVP regije otkrivene su u seizmičkim podacima još osamdesetih godina: jedna velika masa ispod Afrike i druga ispod Pacifika, koje se protežu naviše od granice jezgro–plašt na oko 2.900 km dubine. Kroz te „gomile” seizmički talasi putuju značajno sporije nego kroz okolni plašt, što ukazuje na drugačiji mineralni i hemijski sastav.

Do sada su predlagane razne hipoteze: ostaci potonulih tektonskih ploča, zamrznuti delovi ogromnog magmenog okeana, ili čak ostaci velike sudarene hipoteze o objektu Teja. Svaka od ovih ideja nosi različite implikacije za evoluciju planete i njeno savremeno ponašanje — od uticaja na tektoniku do veze sa promenama magnetskog polja.

Međutim, prost model magmenog okeana nije u potpunosti u saglasnosti sa podacima. Ako bi se nakon hlađenja stvorili uredni, slojeviti ekstrakcioni produkti, trebalo bi da postoji veći udeo fero-periklasa neposredno iznad jezgra, dok se u stvarnosti seizmička slika i prisustvo ultra-niskih brzinskih zona (ULVZ) ukazuju na kompleksniju, „naslaganu” konfiguraciju.

„Ta kontradikcija je bila polazna tačka,” objašnjava Miyazaki. „Ako krenemo od jednostavnog modela magmenog okeana i napravimo izračune, ne dobijamo ono što vidimo u današnjem plaštu. Nešto nedostaje.”

Aутori studije su zato pokrenuli detaljne simulacije hlađenja i diferencijacije Zemlje, sa i bez mogućeg curenja materije iz jezgra. Кljučno otkriće: поједини lakši sastojci rastvora jezgra — pre svega oksidi magnezijuma (MgO) i silicijum-dioksid (SiO2) — kristališu се пре gvožđa и imaju tendenciju da plutaju naviše. Како се jezgro hladi i skuplja, ovi minerali mogu biti „istisnuti” preko granice jezgro–plašt u magmenu kupku i u njoj se rastvoriti.

Takvo dopunjavanje menja hemiju donjeg sloja magme u pravcu koji pogoduje stvaranju silikatima bogatih faza — pre svega bridgmanita i seifertita — dok nivo fero-periklasa ostaje relativno nizak. Pokazano je i da se pod uticajem dugoročne konvekcije ovi materiali mogu sabiti i okupiti u velike gomile koje prepoznajemo kao LLSVP.

Modeli sugerišu da takve strukture mogu opstati tokom čitave, približno 4,5 milijardi godina duge istorije Zemlje, uprkos ekstremnim pritiscima i temperaturama blizu jezgra. Ako su LLSVP i ULVZ zaista produkt curenja i interakcije sa magmenim okeanom, to vraća magmeni okean u fokus kao verodostojno objašnjenje i ima važne implikacije za razumevanje nastanka tektonike i dugoročne unutrašnje dinamike planete.

Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Geoscience. Otkriće pomaže da se povežu seizmičke anomalije sa hemijskim i termodinamičkim procesima iz najranijih faza Zemljine istorije, čime se dobija složenija, koherentnija slika nastanka unutrašnjih struktura naše planete.