Pochopíme, prečo vznikol na Zemi život? Nová štúdia drží v rukách významný kus skladačky
Výskumníci zistili, že obývateľnosť našej planéty sa môže viazať na dve záhadné štruktúry, hlboko pod našimi nohami.
Pri pohľade na mapu Zeme vidíme kontinenty, oceány a možno sopky. Pod tým všetkým však leží svet, ktorý nedáva zmysel ani samotným geológom. V hĺbke takmer 3 000 kilometrov sa totiž rozprestierajú dve gigantické štruktúry, ktoré roky mätú odborníkov. Sú obrovské, zvláštne a nesedia do žiadneho jednoduchého modelu vývoja planéty.
Nový výskum publikovaný v Nature Geoscience posúva túto hádanku dopredu. Tím geodynamika Yoshinoriho Miyazakiho z Rutgers University prichádza s vysvetlením, ktoré mení pohľad na to, ako sa Zem formovala a prečo sa stala obývateľnou.
Tieto tajomné útvary nesú mená, ktoré neznejú práve jednoducho. Ide o útvary LLSVP (large low-shear-velocity provinces) a ULVZ (ultra-low-velocity zones). V preklade teda obrovské pomaly sa šíriace masy hornín a tenučké zóny roztaveného materiálu. Oba typy sedia na hranici medzi jadrom a plášťom. Jeden „kontinent“ LLSVP leží pod Afrikou, druhý pod Pacifikom. ULVZ zas pripomínajú mláky magmy prilepené ku kovovému jadru.
Väčší význam záhadných regiónov
Zvláštnosť týchto štruktúr spočíva v tom, že výrazne spomaľujú seizmické vlny. A práve toto spomalenie poskytuje kľúčový dôkaz o ich zvláštnom zložení. LLSVP spomaľujú strihové vlny (S-vlny) o približne 2 až 3 percentá v porovnaní s okolitým plášťom, zatiaľ čo ULVZ dokážu vlny spomaliť až o 10 percent. Takýto pokles rýchlosti je dramatický v geofyzikálnom meradle a naznačuje, že tieto vrstvy sú horúcejšie a obsahujú neobvyklé husté zloženie, pravdepodobne práve s prvkami unikajúcimi z jadra.
„Nie sú to náhodné zvláštnosti. Sú to odtlačky rúk z najstarších kapitol histórie Zeme,“ hovorí Miyazaki.
Neprehliadni
Keď bola Zem mladá, pokrýval ju celoplanetárny oceán magmy. Ako sa planéta ochladzovala, vedci očakávali, že plášť vytvorí jasné vrstvy, niečo ako zmrazený džús, kde sa sladká zložka usadí dole a riedka ostane hore. No seizmické merania ukazujú pravý opak. Namiesto vrstiev vznikli nepravidelné, roztrhané bloky, ktoré dnes označujeme ako LLSVP a ULVZ.
Tento rozpor bol podľa Miyazakiho štartovacím bodom.
„Ak začneme pri magmatickom oceáne a urobíme výpočty, nedostaneme obraz dnešného plášťa. Niekde chýbal dôležitý prvok,“ hovorí.
Tím dospel k záveru, že tým chýbajúcim hráčom je samotné jadro. Podľa novej hypotézy unikali z neho počas miliárd rokov prvky ako kremík a horčík, ktoré sa premiešali s plášťom a rozbili predstavu o jednoduchom vrstvení. Zároveň mohli vytvoriť dnešné LLSVP a ULVZ ako pozostatky niekdajšieho bazálneho magmatického oceánu kontaminovaného jadrovým materiálom.
Táto predstava má oveľa širšie dôsledky než len nový pohľad na hlboké vnútro planéty. Ak do plášťa prúdili prvky z jadra, zasahovalo to aj rýchlosť chladenia Zeme, chovanie sopiek a vývoj atmosféry. Výskum môže zodpovedať, prečo má Zem stabilné podmienky, oceány a život, zatiaľ čo Venuša pripomína tlakovú pec a Mars zamrznutú planinu. Odpoveď sa zrejme neskrýva len v povrchu, ale aj hlboko pri hranici jadra.
LLSVP a ULVZ dnes možno slúžia ako akési zásobárne materiálu, ktoré napájajú tzv. hotspoty, napríklad Havaj alebo Island. To znamená, že spojenie medzi najhlbšími vrstvami planéty a jej povrchom je pevné a dynamické.
Pochopíme, prečo vznikol na Zemi život?
Prínos štúdie ocenil aj spoluautor Jie Deng z Princeton University, ktorý dodáva, že nové poznatky otvárajú cestu k pochopeniu najstarších dejín Zeme a chemickej pamäti plášťa. Podľa neho ide o ukážku toho, že geodynamika, fyzika minerálov a planetárna veda dokážu vytvoriť mozaiku aj z veľmi malého množstva dát.
Výskum neprináša definitívne odpovede, ale posúva starú hádanku o kus bližšie k zrozumiteľnému príbehu. Z prvotného chaosu žeravej planéty až po dnešný svet s oceánmi a atmosférou vznikal obraz, ktorý dnes skladajú vedci z najhlbších miest na Zemi. A každá ďalšia indícia dáva tejto skladačke jasnejšie obrysy.
