Noi informaţii despre adâncurile mantalei terestre, obţinute în cadrul unor studii

0

Modelele ştiinţifice despre alcătuirea mantalei terestre ar putea să se modifice în conformitate cu concluziile a două noi studii care au recreat condiţiile extreme de temperatură şi presiune din partea inferioară a mantalei, deasupra nucleului Pământului, informează LiveScience.

Din punct de vedere geologic, Pământul este format din mai multe straturi suprapuse: crusta, mantaua, nucleul lichid exterior şi nucleul solid intern.

Profunzimea mantalei terestre – aflată între 670 şi 2.900 de kilometri adâncime (prin comparaţie, scoarţa, stratul exterior superficial al Pământului are grosimea de doar aproximativ 40 de kilometri) – este imposibil de observat „direct”, prin forare şi trimitere de sonde, şi este şi foarte greu de observat indirect, prin intermediul undelor seismice.

Puţinele lucruri cunoscute de ştiinţă despre mantaua terestră provin de la analiza undelor seismice, a căror viteză este fie accelerată fie încetinită, în funcţie de tipul rocilor prin care se propagă, din interiorul Pământului.

Regiunile cele mai adânci ale mantalei prezintă nişte caracteristici bizare, care ar putea fi explicate în premieră de aceste ultime două studii în domeniu.

În aceste studii oamenii de ştiinţă au recreat în laborator condiţiile extreme de temperatură şi presiune din mantaua terestră. Echipe de cercetători care au lucrat independent, pe continente diferite, au îndreptat fascicule puternice de laser (pentru a reda temperaturile din manta) asupra unor mostre minuscule de rocă presate între diamante (pentru a simula condiţiile de presiune).

Cercetătorii care au lucrat la unul dintre experimente au ajuns la concluzia că teoria general acceptată în geologie este greşită cu privire la forma pe care o ia un anumit tip de rocă în straturile de adâncime ale mantalei terestre – manta care reprezintă aproximativ jumătate din întregul volum al planetei noastre.

Cealaltă echipă de oameni de ştiinţă a identificat dovezi ale existenţei la mare adâncime, în manta, a unui volum mic de bazalt, în stare lichidă, la graniţa dintre nucleul şi mantaua terestră.

Concluziile celor două studii sunt publicate în ultimul număr al revistei Science.

„Rezultatele obţinute reprezintă un nou pas înainte pentru a înţelege fenomenele care se produc la mari adâncimi, în manta”, conform lui Denis Andrault, geolog la Universitatea Blaise Pascal, coordonatorul unuia dintre studii.

Studiul care a examinat forma rocilor care intră în componenţa mantalei a identificat că mineralul perovskit, care formează aproximativ 80% din volumul mantalei din zonele de profunzime (din apropierea nucleului), se comportă diferit la adâncimi de peste 2.200 de kilometri decât se comportă deasupra acestui nivel.

Conform acestui studiu, în cele mai adânci părţi ale mantalei perovskitul are două structuri chimice diferite – modalităţi diferite de aranjare a atomilor. Aşa-numita „fază-H” este caracterizată de prezenţa fierului şi de o structură hexagonală, pe când cealaltă fază nu conţine fier. Faza-H este mai stabilă în condiţiile de temperatură şi presiune din apropierea nucleului terestru, şi, implicit, este probabil mai comună decât forma de perovskit din care lipseşte fierul, conform coordonatorului acestui studiu, Li Zhang, cercetător la Centrul pentru studii şi tehnologii pentru presiuni extreme din Shaghai,.

Concluziile acestui studiu indică faptul că structura minerală a jumătăţii superioare a mantalei este diferită de cea a jumătăţii inferioare. „Astfel, compoziţia straturilor inferioare ale mantalei ar putea fi semnificativ diferită faţă de ceea ce credeam”, a precizat el.

„Ideea că la 1.000 de kilometri deasupra nucleului Pământului materia se împarte în minerale bogate în fier şi minerale sărace în fier este foarte nouă„, susţine Quentin Williams, profesor la University of California din Santa Cruz, care nu a participat însă la studii.

În funcţie de aceste rezultate, cercetătorii pot explica acum mai bine cum este influenţat ciclul tectonic de convecţie al planetei de această tranziţie de la o fază minerală la alta.

Cel de-al doilea studiu, realizat de echipa de la Universitatea Blaise Pascal, susţine că fragmentele de crustă oceanică care se scufundă, se topesc la graniţa dintre manta şi nucleu. Această concluzie nu este deloc simplă; bazaltul se poate topi cu uşurinţă, spre exemplu, în cursul unei erupţii vulcanice, dar rocile din zonele de profunzime ale mantalei terestre se comportă ciudat pentru că presiunea acolo este de 1 milion de ori mai mare decât la suprafaţa terestră. În plus, temperaturile sunt, de asemenea, extraordinar de ridicate – conform estimărilor, între 1530 de grade Celsius şi 3700 de grade Celsius.

Noul experiment indică faptul că bazaltul (din crusta oceanică) se topeşte la o temperatură mai mică decât alte roci, în zona din manta aflată în apropierea nucleului terestru. Bazaltul rămâne topit în crusta oceanică, însă de îndată ce ajunge să fie împins spre suprafaţă şi intră în contact cu alte tipuri de roci topite, revine la forma de agregare solidă.

Conform unei părţi a geologilor, regiunea de adâncime a mantalei terestre funcţionează ca „dulapul de vechituri” al planetei. Unii cercetători susţin că materia aflată în această zonă din vecinătatea nucleului terestru s-ar afla acolo încă de acum 4,5 miliarde de ani când s-a format Pământul.

Concluziile acestui nou studiu confirmă însă poziţia altor geologi care consideră că ciclul de convecţie care produce mişcarea plăcilor tectonice, aduce la suprafaţă materia veche, scufundată, şi astfel regiunea de profunzime a mantalei este mai degrabă un depozit pe termen scurt.

„Pământul rămâne o planetă vie, foarte dinamică”, a mai precizat Denis Andrault.

Citește și

Spune ce crezi

Adresa de email nu va fi publicata

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.