La adancimi mari, in subteran, in mantaua terestra, se afla foarte multa apa inchisa in roci din familia olivinelor, suficient de multa apa pentru a forma inca un ocean planetar, conform unui nou studiu, informeaza LiveScience.com.
Ocean inchis in rocile din mantaua terestra
Rezultatul acestui studiu ii va ajuta pe oamenii de stiinta sa inteleaga mai bine circuitul apei in natura, precum si modul in care apa circula, prin actiunea placilor tectonice, intre suprafata terestra si rezervoarele din adancuri.
Mantaua terestra este stratul fierbinte de roci dintre crusta si nucleul terestru. Oamenii de stiinta au banuit de mai mult timp ca asa-numita zona de tranzitie a mantalei, aflata intre straturile superioare si cele de mare adancime ale mantalei (410 pana la 660 kilometri adancime), ar putea adaposti apa blocata in minerale rare. Dovezile directe ale existentei acestui fabulos depozit de apa din mantaua terestra au lipsit insa, pana acum.
Pentru a afla daca aceasta zona de tranzitie din mantaua terestra este intr-adevar un urias rezervor de apa, oamenii de stiinta au desfasurat o serie de experimente pe niste minerale bogate in apa, denumite ringwoodite (variante polimorfe de inalta presiune ale olivinei, denumite dupa 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 si au introdus datele obtinute in niste programe de simulare computerizata. In urma acestor analize ei au descoperit ca materia din mantaua terestra care se deplaseaza spre straturile inferioare ale mantalei se topeste atunci cand trece de granita dintre zona de tranzitie din manta si zona inferioara a acesteia, invecinata cu nucleul.
“Daca putem observa acest proces de topire, inseamna ca trebuie sa existe apa in zona de tranzitie din manta”, sustine Brandon Schmandt, seismolog la Universitatea din New Mexico si co-autor al acestui studiu publicat in ultimul numar al revistei Science. “Astfel, zona de tranzitie ar putea contine foarte multa apa, avand chiar potentialul de a egala ca volum de apa intregul ocean planetar”, a subliniat el.
Ringwooditele sunt niste minerale foarte rare care se formeaza din olivina in conditii de presiune si la temperaturi uriase, asa cum sunt cele existente in zona de tranzitie a mantalei terestre. Studiile de laborator al demonstrat ca acest mineral poate contine apa care insa nu exista intr-una din formele de agregare obisnuite — lichida, gheata sau sub forma de vapori — ci este incastrata in structura moleculara a ringwooditelor sub forma de ioni de hidroxid.
In luna martie un alt grup de cercetatori a descoperit un diamant neobisnuit dinmantaua terestra, diamant in care se afla o ringwoodita care continea apa. Desi aceasta descoperire, in sine, parea sa indice faptul ca zona de tranzitie din mantaua terestra contine foarte multa apa, nu s-a putut trage o concluzie definitiva fiind singurul specimen mineral provenit din mantaua terestra care a fost analizat (alte specimene de astfel de minerale au fost produse artificial, in laborator, sau descoperite in meteoriti si astfel ar putea sa nu fie reprezentative pentru ringwooditele din manta).
Astfel, Brandon Schmandt si colegul sau, geofizicianul Steven Jacobsen de la Northwestern University din Illinois si-au propus sa afle daca si alte astfel de minerale din mantaua terestra contin apa.
Cercetatorii stiau ca structura cristalina a a ringwooditelor permite retinerea apei in zona de tranzitie din mantaua terestra, dar aceasta structura se modifica daca respectivul mineral trece in zona inferioara a mantalei (in contextul unor conditii de temperatura si presiune mai ridicate). Avand in vedere faptul ca structura mineralelor din mantaua inferioara nu poate retine apa asa cum o face structura ringwooditelor, Schmandt si Jacobsen a ajuns la concluzia ca aceste minerale s-ar topi atunci cand ajung in mantaua inferioara. “Topirea este doar un mecanism prin care elimina apa din structura lor”, conform lui Schmandt.
Pentru a testa aceasta ipoteza, Jacobsen a coordonat o serie de experimente de laborator pentru a observa ce se intampla cu acest tip de minerale cand ajung in mantaua inferioara. Cercetatorii au sintetizat ringwoodite hidratate si au reprodus conditiile de temperatura si presiune din zonele de adancime ale mantalei terestre prin expunerea la fascicule laser concomitent cu comprimarea lor intre doua diamante.
Folosind acest experiment, ei au crescut temperatura si presiunea pana la niveluri similare celor din mantaua inferioara, conditii in care redwooditele s-au transformat in alt tip de mineral, silicatul de perovskit — mineral care contine silicat topit in jurul cristalelor individuale de perovskit.
Apoi, folosind reteaua de seismografe Earthscope USArray, Schmandt a analiza undele seismice care treceau dinspre zona de tranzitie spre mantaua inferioara. El a descoperit ca aceste unde incetinesc atunci cand trec in mantaua inferioara, insa doar in zonele in care exista materia care coboara din zona de tranzitie spre mantaua inferioara, asa cum au preconizat oamenii de stiinta.
Mineralele topite in zona de granita dintre mantaua de tranzitie si mantaua inferioara, curg apoi in sens invers, in sus, revenind la forma de minerale care pot contine apa. Acest mecanism transforma zona de tranzitie din mantaua terestra intr-un rezervor permanent de apa.
Aceste noi descoperiri ii ajuta pe oamenii de stiinta sa inteleaga mai binecircuitul apei pe Pamant. “Apa de suprafata din prezent provine din procesul de degazare a rocilor topite. Provine din mineralele originare care au alcatuit Pamantul. Cat de multa apa exista inca in mantaua terestra relativ la volumul oceanului planetar? Iata o noua intrebare la care trebuie sa cautam raspunsul”, a mai adaugat Schmandt.
