Iš Žemės branduolio link paviršiaus juda tai, kas buvo užrakinta milijardus metų. Nauji įrodymai viską keičia

Atrodo, kad mūsų planeta slepia paslaptis net nuo labiausiai patyrusių tyrinėtojų. Tai, kas ilgą laiką atrodė kaip neginčijamas mokslinis faktas, dabar pasirodo esą daug sudėtingiau, nei manėme. Geologai daugelį metų laikėsi prielaidos, kad riba tarp Žemės branduolio ir mantijos yra aiški ir neperžengiama. Tačiau naujausi tyrimai meta visiškai kitą šviesą į šį klausimą ir verčia iš naujo įvertinti daugelį pagrindinių prielaidų.

Pirminės medžiagos pėdsakai vulkaninėje lavoje

Pirmieji signalai, kad kažkas čia ne taip, pasirodė jau prieš kelis dešimtmečius. Septintajame dešimtmetyje mokslininkai aptiko neįprastai aukštą helio-3 kiekį lavos mėginiuose iš vidurio vandenynų kalnagūbrių. Šis retas izotopas susidarė netrukus po Didžiojo sprogimo ir buvo įkalintas Žemės gelmėse jos formavimosi metu prieš 4,6 mlrd. metų.

„Manau, kad šaltinis yra branduolys. Branduolys tikriausiai milijardus metų buvo izoliuotas, todėl yra labiausiai tikėtina vieta, kur galėjo išlikti pirminiai izotopai“, – sako Matthias Willbold iš Getingeno universiteto.

Vis dėlto tik dabar pavyko rasti įtikinamesnių įrodymų. Tyrėjų komanda išanalizavo rutenio-100 izotopus vulkaninėse uolienose iš Havajų, Galapagų salų ir Kanados Bafino salos. Visose šiose vietovėse, susijusiose su vadinamaisiais mantijos plumais, buvo aptiktas tiek rutenis-100, tiek helio-3 anomalijos. Raktas į šį reiškinį gali slypėti paslaptingose struktūrose, vadinamose LLSVP. Šie milžiniški, žemynų dydžio darinių kompleksai dengia apie 30 % ribos tarp branduolio ir mantijos. Vienas jų yra po Afrika, kitas – po Ramiojo vandenyno dugnu. Daugelis vulkaninių plumų, atrodo, kyla būtent iš šių darinių. Tai leidžia manyti, kad branduolys gali išskirti medžiagą, kuri per šias milžiniškas struktūras keliauja į paviršių.

Naujausi seisminiai tyrimai atskleidė stulbinančią LLSVP savybę: seisminės bangos, pereidamos per šias struktūras, praranda itin mažai energijos. Tai rodo, kad jos sudarytos iš neįprastai stambių kristalų.

Naujas požiūris į planetos dinamiką

Šis atradimas griauna esmines nuostatas apie Žemės sandarą. Apatinėje mantijoje didžiausias seisminių bangų slopinimas stebimas vadinamajame „žiede aplink Ramųjį vandenyną“ – šaltesniame, smulkiagrūdės struktūros regione. Tuo tarpu LLSVP zonose, kurios yra šiltesnės ir stambiagrūdės, slopinimas mažiausias. Tai patvirtina, kad LLSVP yra stabilios, ilgalaikės struktūros, galinčios pernešti medžiagą iš branduolio.

Įdomu tai, kad pasaulinius volframo izotopų pokyčius vandenyninių salų bazaltuose gali paaiškinti vos mažiau nei 0,25 % branduolio medžiagos priemaišos. Yra ir kitų hipotezių, pavyzdžiui, kad šiuos požymius gali lemti metalų oksidų kristalizacija iš išorinio branduolio. Vos 0,3 % tokio oksidais praturtinto sluoksnio mantijoje pakaktų, kad būtų atkurti ruteniu ir volframu paremtų izotopų raštai, randami salų bazaltuose.

Šie atradimai atveria naują geologijos skyrių. Medžiaga, kuri prieš milijardus metų nugrimzdo į Žemės centrą, dabar vėl kyla į paviršių sudėtingų gelminių procesų dėka. Šis reiškinys gali padėti geriau suprasti ne tik Žemės istoriją, bet ir dabartinį vulkaninį aktyvumą bei plokščių tektoniką. Žinoma, neatmestina, kad po kelerių metų vėl teks peržiūrėti dabartinį supratimą apie šią nepaprastą medžiagos kaitą tarp branduolio ir mantijos.