Ovo otkriće moglo bi da objasni prisustvo tankog sloja materijala unutar planete koji je decenijama zbunjivao geologe.
Zemljina kora je sastavljena od tektonskih ploča koje se dodiruju i klize jedna ispod druge. Tokom milijardi godina, ove zone subdukcije su prenosile vodu do donjeg omotača.
Kada ova voda dostigne granicu jezgro- omotač, nekih 2.900 kilometara (1.800 milja) ispod površine, pokreće se snažna hemijska interakcija. Tim iz Južne Koreje, SAD i Nemačke ukazao je da ona obogaćuje gornji sloj jezgra vodonikom i šalje silicijum u donji omotač.
„Godinama se verovalo da je razmena materijala između Zemljinog jezgra i omotača mala“, rekao je naučnik o materijalima Den Šim sa Univerziteta u Arizoni.
„Ipak, naši nedavni eksperimenti visokog pritiska otkrivaju drugačiju priču. Otkrili smo da kada voda dostigne granicu jezgro-omotač, reaguje sa silicijumom u jezgru, formirajući silicijum dioksid“, dodao je on.
Mešavina gvožđa i nikla u spoljašnjem jezgru igra značajnu ulogu u stvaranju Zemljinog magnetnog polja, koje u suštini štiti život na planeti od sunčevih vetrova i radijacije. Zato je važno razumeti kako funkcioniše unutrašnjost Zemlje i kako je evoluirala tokom vremena.
Granica Zemljinog jezgra i omotača se prilično oštro menja od silikata do metala, a o hemijskoj razmeni se ne zna mnogo, piše Sajens alert.
Pre nekoliko decenija, istraživači koji su snimali seizmičke talase kroz gnjecavu unutrašnjost Zemlje dokumentovali su tanak sloj debljine nešto više od nekoliko stotina kilometara, ali do sada niko nije znao odakle dolazi ovaj sloj imenovan kao „E osnovni sloj“.
„Pretpostavljamo da je takva hemijska razmena između jezgra i omotača tokom giga godina dubokog transporta vode možda doprinela formiranju pretpostavljenog E osnovnog sloja“, piše tim istraživača.
Seizmolozi su mapirali neke neobične karakteristike koje sugerišu da će ovaj promenjeni tečni metalni sloj biti manje gust i imati sporije seizmičke brzine. Smatra se da ove razlike u gustini uključuju različite koncentracije lakih elemenata, kao što su vodonik ili silicijum.
Ali povećanje koncentracije jednog lakog elementa učinilo bi da brzina raste dok se gustina smanjuje, što otežava pomirenje seizmičkog posmatranja i dinamičke stabilnosti E osnovnog sloja.
Kao moguće objašnjenje izneto je povećanje koncentracije jednog lakog elementa uz smanjenje koncentracije drugog. Međutim, naučnici nisu bili svesni takvog procesa razmene.
Tim je koristio laserski zagrejane ćelije dijamant-nakovnja da oponašaju uslove pritiska i temperature na granici jezgro-omotač.
Pokazali su da voda koja je uvučena u Zemljino jezgro može hemijski da reaguje sa materijalima koji se tamo nalaze kako bi spoljašnje jezgro pretvorili u sloj bogat vodonikom, kao i da rasprše kristale silicijum dioksida koji se uzdižu i spajaju sa omotačem.
Sloj bogatog vodonikom, siromašnog silicijumom, koji se formira na vrhu jezgra, imao bi manju gustinu i manju brzinu, što je u skladu sa posmatranjima seizmičkih talasa.
Izmenjeni sloj jezgra može zauzvrat da ima značajan uticaj na ciklus duboke vode, a tim istraživača tvrdi da njihovi rezultati sugerišu složeniji globalni ciklus vode nego što smo mislili.
„Ovo otkriće, zajedno sa našim prethodnim zapažanjem dijamanata koji se formiraju iz vode koja reaguje sa ugljenikom u tečnosti gvožđa pod ekstremnim pritiskom“, rekao je Šim, „ukazuje na daleko dinamičniju interakciju jezgro-omotač, što sugeriše značajnu razmenu materijala.
Studija je objavljena u časopisu „Nejčr Geosajens“.