Iespējams, ka ūdens pēdas slēpjas zem kājām vairāk nekā 250 jūdzes (400 kilometrus).
Tur Zemes mantija satiek garozu. Ģeozinātnieki jau sen bija domājuši, ka zem šīs pārejas zonas (sākot no 255 jūdzēm jeb 410 km dziļi) ar ūdeni piepildīts minerāls, saukts par brucītu, bija nestabils un tā sadalījās, sūtot ūdens molekulas, kas plūst uz planētas virsmas.
Bet jaunie pētījumi liecina, ka pirms brucīts - kas ir 50 procenti magnija oksīda un 50 procenti ūdens - sadalās, tas pārvēršas citā, stabilākā 3D struktūrā. Atklājums, kas detalizēti publicēts tiešsaistē 21. novembrī žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences, nozīmē, ka ūdens atlicis atrodas dziļāk uz Zemes, nekā tika domāts iepriekš.
"tas nebija pilnīgi gaidīts," sacīja pētījuma līdzautors Andreas Hermans, skaitļošanas fizikas lektors Edinburgas universitātē Skotijā. "tāpēc, ka cilvēki ir pētījuši šo materiālu gadu desmitiem ilgi, un neviens nekad nedomāja meklēt, vai būs vēl kāda fāze, pirms tas galu galā sabruks."
Zondēšana dziļi Zemei
Zinātnieki iepriekš uzskatīja, ka brucīts saglabājās stabils tikai līdz pārejas zonai - 155 jūdžu dziļumam (250 km) slānim tieši zem augšējās mantijas. Daļēji minerālvielu struktūra pamatoja šo viedokli. Brucīts ir slāņveida materiāls, kurā katra slāņa molekulas ir cieši saistītas viena ar otru, bet vāji savienotas ar citiem slāņiem. Šim materiālam, ja tas tiek izspiests ar pietiekamu spiedienu, ir jāveic kādas izmaiņas. Pētnieki iepriekš pieņēma, ka, reaģējot uz spiedienu pārejas zonā, kas sasniedz aptuveni 200 000 atmosfēras, brucīts sagrūs. (Viena atmosfēra ir aptuveni spiediens jūras līmenī).
Nevarot tieši noteikt dziļo Zemi, Hermans un viņa līdzautors Mainaks Makherjejs, Floridas štata universitātes ģeoloģijas profesors, izmantoja kvantu-mehāniskos aprēķinus, analizējot dažādas iespējamās brucīta struktūras dziļūdens apstākļos.
"Šī ir liela datu skaitļošana," sacīja Hermans. "Mēs izveidojam tūkstošiem struktūru, optimizējam tās visas un veicam pietiekami precīzus aprēķinus, ka, ja kaut kas izceļas kā stabilāks nekā kaut kas cits, mēs varam droši apgalvot, ka tas tā ir."
Brucīts ir labi izpētīts un samērā vienkāršs minerāls. Pat tā Hermans sacīja, ka jauno aprēķinu atslēga ir esošo pieņēmumu par brucītu ignorēšana. Pēc vairāku mēnešu darbības ar dažādu programmu palīdzību, izmantojot savu datorprogrammu, pētnieki atrada iepriekš nezināmu brucīta fāzi, kas izturētu lielo spiedienu, kas atrodams apakšējā apvalkā.
Pat ar šo jauno brucīta fāzi zinātnieki joprojām nespēj tieši izmērīt vielas daudzumu mantijā vai to, cik daudz ūdens minerāls satur. Tomēr Hermans un Mookherjee izstrādāja brucīta jaunās fāzes elastīgās īpašības. Zinot to, sacīja Hermans, seismologi, iespējams, varēs noteikt, cik daudz brucīta ir mantijā, jo zemestrīču pazīmes atšķiras, ņemot vērā klints elastību, caur kuru tie pārvietojas.
Kāpēc ir svarīgs brucīts
Pašreizējie aprēķini liecina, ka dziļā Zeme var saturēt tikpat daudz ūdens, cik visi planētas virsmas okeāni kopā. Šim ūdens rezervuāram un papildu brucītam, ko var arī turēt, ir ārkārtīgi liela nozīme materiālu pārvietošanā pa Zemi. Tā kā ūdeni saturoši minerāli pārvietojas cauri Zemes slāņiem, materiāli galu galā sadalās, atbrīvojot ūdeni, kas nonāk atpakaļ uz virsmu, bieži vien veicot vulkānisko aktivitāti.
Ūdens ir būtisks minerālu pārstrādei, izmantojot vulkanismu un plākšņu tektoniku, jo tas nodrošina eļļošanu, kas nepieciešama, lai dažādi iežu materiāli varētu pārvietoties viens otram garumā, kā tas notiek subdukcijas zonās. Tas arī palīdz dažiem materiāliem izšķīst, pārvietojoties klinšu ciklā. Bez ūdens, sacīja Hermans, planēta nonāks ģeoloģiskā apstāšanās. Tas nozīmē, ka nav jāveido jauna garoza vai augsne, un jāaptur vulkānisms; šīm izmaiņām varētu būt katastrofāla ietekme uz planētas zemi un atmosfēru.
Papildus potenciāli mainīgajai zinātnieku izpratnei par ūdenskrātuvēm, kas atrodas tālu zem Zemes virsmas, Hermans sacīja, ka šis pētījums atbalsta jaunu domāšanas veidu par dziļo Zemi kopumā. Viņš sacīja, ka pētnieki nebūtu atraduši šo jauno posmu, ja viņi būtu atbalstījuši pieņemto versiju.
