Magma nastaje puno dublje u plaštu nego što se to mislilo

-

Grupa znanstvenika predvođena geologom Rajdeepom Dasguptom je u laboratoriju u Riceu pod vrlo visoki pritisak stavila mali uzorak peridotita kako bi utvrdila da se stijene, barem u malim količinama, mogu taliti na dubini od čak 250 kilometara u Zemljinom plaštu ispod okeanskog dna. Dasgupta je izjavio da to saznanje objašnjava nekoliko misterija koji su mučili znanstvenike.

struktura

Dasgupta je glavni autor članka koji je nedavno objavljen u časopisu Nature.

Plašt je Zemljin srednji sloj, stjenovito područje između kore (koja seže do dubine od oko 8 kilometara) i jezgre. Kad bi se milioni godina promatranja mogli svesti na nekoliko minuta, Zemljin bi plašt izgledao kao kotrljajuća masa materijala koji se izdiže i pada. Ta spora, ali stalna konvekcija donosi materijale iz dubine Zemlje na njezinu površinu, a ponekad i iznad površine kao u vulkanskim erupcijama.

Tim naučnika sa Univerziteta Rice fokusirao se na plašt ispod oceanskog dna jer je to mjesto formiranja kore, a Dasgupta je rekao: „Veza između unutrašnjeg i površinskog svijeta je uspostavljena.“ Silikatna taljevina, tj. magma, se diže s konvekcijskim strujanjima, hladi i širi te tako formira oceansku koru. Dugo se smatralo da se početna tačka taljenja nalazi 70 kilometara ispod oceanskog dna.

„To je zbunjivalo geologe koji su sumnjali, ali koji nisu mogli dokazati postojanje dublje silikatne magme.“ objasnio je Dasgupta, profesor geoznanosti na Univerzitetu Rice.

Naučnici gustoću plašta utvrđuju mjerenjem brzine seizmičkog vala nakon nekog potresa, i to od početne tačke vala pa do drugih tačaka na Zemlji. Ti valovi putuju brže kroz čvrste nego kroz tekuće tvari, a naučnike je iznenadilo otkriće da valovi usporavaju kad prolaze kroz dio plašta gdje se pretpostavljalo da bi trebali vrlo brzo prolaziti. „Seizmolozi su promatrali anomalije u podacima o brzini, i to čak do dubine od 200 kilometara ispod oceanskog dna.“ izjavio je Dasgupta. „Na temelju našeg rada pokazali samo da se na toj dubini stvaraju dijelovi magme što bi možda moglo objasniti anomalije.“

Dasgupta tvrdi da istraživanje također daje naznake o velikoj električnoj provodljivosti oceanskog plašta. „Magma na takvim dubinama ima dovoljno visoku količinu rastopljenog ugljikovog dioksida čija je provodljivost vrlo visoka. Na temelju toga možemo objasniti i provodljivost plašta za koju smo znali da je dosta visoka, samo je nismo mogli objasniti.“

S obzirom na to da ljudi još uvijek nisu uspjeli kopati dovoljno duboko kako bi uzeli direktni uzorak magme (iako se neki trude) naučnici moraju analizirati podatke o stijenama koje su dospjele na površinu. Prošlo je Dasguptino istraživanje pokazalo da je taljenje u Zemljinom dubljem gornjem plaštu uzrokovano prisutnošću ugljikova dioksida. Sadašnje istraživanje pokazuje ne samo da je ugljik glavni u pretvaranju karbonatne tekućine, nego i da pomaže u stvaranju silikatne magme na velikim dubinama.

Naučnici su također otkrili da se karbonatne stijene otapaju na znatno nižim temperaturama nego nekarbonatne. „To duboko taljenje čini proces diferencijacije silikata Zemlje puno učinkovitijim nego što se to ranije mislilo. I ne samo to, ta duboka magma ima glavnu ulogu u opskrbi površine Zemlje glavnim elementima za život: vodom i ugljikom.“ objasnio je Dasgupta.

U laboratoriji na Univerzitetu Rice vulkanske stijene su pod velikim pritiskom postale prozorom u Zemljinu unutrašnjost. Naučnici su sitne uzorke stijena koje sadrže ugljikov dioksid stavili pod visoki pritisak kako bi saznali na kojoj dubini nastaje magma.

„Naše područje istraživanja se zove eksperimentalna petrologija.“ rekao je Dasgupta. „Imamo sve uslove za simulaciju visokog pritiska (do približno 325 000 kg sile po kvadratnom inču) i visokih temperatura. Male uzorke stijena možemo podvrgnuti takvim uslovima i vidjeti što će se dogoditi.“

Naučnici koriste jake hidraulične preše kako bi djelomično rastalili stijene koje sadrže male količine ugljika te tako simulirali ono za što se misli da se pod istim pritiskom događa u plaštu. „Kad stijene iz velike dubine plašta dođu nešto pliće, one prijeđu granicu koja se naziva solidus, a to je tačka kad se stijene počinju djelomično taliti i stvarati magmu. Naučnici su znali da bi mala količina ugljikova dioksida ili vode smanjila tu granicu, ali su naše nove procjene pokazale da se ta granica nalazi od 150 do 180 kilometara dublje, a ne na dubini od 70 kilometara kao što se mislilo.“ rekao je Dasgupta.

„Sada tvrdimo da i samo s malom količinom ugljikovog dioksida u plaštu taljenje može početi čak i na dubini od oko 200 kilometara. A kad to povežemo s učinkom male količine vode, dubina stvaranja magme doseže barem 250 kilometara. Tu ne nastaju velike količine magme, ali smo pokazali da je područje na kojem se stvara magma veće nego što smo to prije mislili, a što bi moglo utjecati na geofizikalna i geohemijska svojstva planete u cjelini.“

znano.st

eAkademik

Mogućnost komentarisanja je isključena.