Záhadné struktury pod povrchem Země mohou vysvětlit, proč naše planeta podporuje život

Výzkumník z Rutgersovy univerzity a jeho spolupracovníci spojili neobvyklé geologické anomálie s roztaveným původem Země a její jedinečnou obyvatelností. Vědci se po mnoho let snažili pochopit dva obrovské a záhadné útvary skryté hluboko v nitru Země. Jejich ohromná velikost a neobvyklé vlastnosti nejsou v souladu s tradičními představami o vývoji planety.

Nedávná studie v časopise Nature Geoscience, vedená geodynamikem z Rutgersovy univerzity Jošinori Mijazakim spolu s několika kolegy, představuje přesvědčivou novou interpretaci těchto struktur a toho, jak mohly ovlivnit dlouhodobou obyvatelnost planety.

Tyto útvary, nazývané „velké provincie s nízkou smykovou rychlostí“ a „zóny ultranízké rychlosti“, leží na hranici mezi pláštěm a jádrem, téměř 2 900 km pod povrchem. Velké oblasti s nízkou smykovou rychlostí jsou rozsáhlé útvary extrémně horkých a hustých hornin, přičemž jedna se nachází pod Afrikou a druhá pod Tichým oceánem. Zóny ultranízké rychlosti se jeví jako tenké, roztavené skvrny, které se nacházejí přímo na jádru a připomínají lávové bazény. Oba typy výrazně zpomalují seismické vlny, což naznačuje, že jejich chemické složení se liší od okolního pláště.

„Tohle nejsou náhodné zvláštnosti,“ řekl Miyazaki, odborný asistent na katedře věd o Zemi a planetách na Rutgers School of Arts and Sciences. „Jsou to otisky prstů nejranější historie Země. Pokud dokážeme pochopit, proč existují, dokážeme pochopit, jak se naše planeta formovala a proč se stala obyvatelnou.“

Planeta zrozená z magmatického oceánu
Podle Miyazakiho byla Země před miliardami let obalena globálním magmatickým oceánem. Jak planeta chladla, vědci očekávali, že se plášť vyvine do odlišných vrstev s různým chemickým složením, podobně jako se zmrzlá šťáva rozděluje na cukernou a vodnatou vrstvu. Seismická pozorování však odhalila, že tento druh zřejmého vrstvení se nikdy nevytvořil. Místo toho se v blízkosti spodní části pláště hromadily velké oblasti s nízkou smykovou rychlostí a zóny s ultranízkou rychlostí jako nepravidelné shluky.

„Tento rozpor byl výchozím bodem,“ řekl Miyazaki. „Pokud začneme s magmatickým oceánem a provedeme výpočty, nedostaneme to, co dnes vidíme v zemském plášti. Něco chybělo.“

Ilustrace v úvodu textu ukazuje řez odhalující nitro rané Země s horkou, roztavenou vrstvou nad hranicí mezi jádrem a pláštěm. Vědci se domnívají, že část materiálu z jádra pronikla do této roztavené vrstvy a smíchala se. Toto promíchání časem pomohlo vytvořit nerovnoměrnou strukturu zemského pláště, kterou vidíme dnes.

Spolupracovníci Miyazakiho dospěli k závěru, že chybějícím kouskem je samotné jádro. Jejich model naznačuje, že v průběhu miliard let prvky jako křemík a hořčík unikaly z jádra do pláště, mísily se s ním a bránily silnému chemickému vrstvení. Tato infuze by mohla vysvětlit zvláštní složení velkých provincií s nízkou smykovou rychlostí a zón s ultranízkou rychlostí, které lze vnímat jako ztuhlé zbytky toho, co vědci nazvali „bazálním magmatickým oceánem“, který byl kontaminován materiálem z jádra.

„Navrhli jsme, že by to mohlo pocházet z materiálu unikajícího z jádra,“ řekl Miyazaki. „Pokud přidáte složku jádra, mohlo by to vysvětlit to, co právě teď vidíme.“

Důsledky pro evoluci a obyvatelnost Země
Miyazaki uvedl, že tento objev se týká více než jen chemie v hlubinách Země. Interakce mezi jádrem a pláštěm mohly ovlivnit, jak se Země ochlazovala, jak probíhala sopečná činnost a dokonce i to, jak se vyvíjela atmosféra. To by mohlo pomoci vysvětlit, proč má Země oceány a život, zatímco Venuše je spalující skleník a Mars je zmrzlá poušť.

„Země má vodu, život a relativně stabilní atmosféru,“ řekl Miyazaki. „Atmosféra Venuše je stokrát hustější než atmosféra Země a je tvořena převážně oxidem uhličitým a Mars má velmi řídkou atmosféru. Nevíme zcela, proč tomu tak je. Ale to, co se děje uvnitř planety, tedy jak se ochlazuje, jak se její vrstvy vyvíjejí, by mohlo být velkou částí odpovědi.“

Integrací seismických dat, fyziky minerálů a geodynamického modelování objasnila tato studie velké provincie s nízkou smykovou rychlostí a zóny s ultranízkou rychlostí jako zásadní vodítka k  procesům utváření Země. Tyto struktury mohou dokonce zásobovat vulkanické horké oblasti, jako je Havaj a Island, a propojovat tak hlubokou Zemi s jejím povrchem.

„Tato práce je skvělým příkladem toho, jak nám spojení planetární vědy, geodynamiky a fyziky minerálů může pomoci vyřešit některé z nejstarších záhad Země,“ řekl Jie Deng z Princetonské univerzity, spoluautor studie. „Myšlenka, že hluboký plášť by mohl stále nést chemickou paměť raných interakcí mezi jádrem a pláštěm, otevírá nové způsoby, jak pochopit jedinečný vývoj Země.“

V návaznosti na tuto myšlenku vědci tvrdí, že každý nový důkaz pomáhá zaplnit mezery v rané historii Země a proměňuje rozptýlené stopy v jasnější obraz její evoluce.

„I s velmi malým počtem indicií začínáme budovat příběh, který dává smysl,“ řekl Miyazaki. „Tato studie nám dává trochu větší jistotu ohledně toho, jak se Země vyvíjela a proč je tak výjimečná.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/mysterious-structures-discovered-beneath-earth-may-explain-why-our-planet-supports-life/ a https://www.rutgers.edu/news/study-reveals-why-mysterious-structures-within-earths-mantle-hold-clues-life-here

autor: František Martinek