Krzemowy „śnieg” odkryty na granicy między jądrem Ziemi a płaszczem

Geolodzy stwierdzili, że niedawno odkryte anomalie sejsmiczne na granicy między płaszczem a jądrem Ziemi można wytłumaczyć faktem, że w tej strefie stale pojawiają się osobliwe krzemowe „śniegi”, zakrywające cienką warstwą granicę między tymi warstwami litosfery stałych kryształów z połączenia żelaza i krzemu. Praca na ten temat została opublikowana w czasopiśmie Nature. Wyniki zostały ogłoszone przez służby prasowe Arizona State University (ASU).

Jeśli w zewnętrznych warstwach jądra Ziemi znajduje się wystarczająca ilość wodoru i krzemu, to w jej wnętrzu mogą pojawić się osobliwe cząsteczki krzemowego "śniegu". Z obliczeń naukowców wynika, że ​​takie egzotyczne krzemowe "śniegi" zaczynają padać na granicy między jądrem i płaszczem, a także wskazują, że mogą odgrywać znaczącą rolę w ochładzaniu wnętrza Ziemi na dużych głębokościach.

Wnętrzności Ziemi składają się z kilku warstw - stałej skorupy ziemskiej, półpłynnego płaszcza oraz stopionego zewnętrznego i stałego wewnętrznego metalowego jądra. W ostatnich latach geologów interesowało, jak przebiega granica między jądrem a płaszczem i jakie procesy zachodzą w tej strefie litosfery. Zainteresowanie naukowców tą częścią wnętrza Ziemi wynika z dużej liczby anomalii sejsmicznych odkrytych w ostatnich latach.

Naukowcy odkryli, że wiele z tych anomalii w strukturze granicy między jądrem a płaszczem Ziemi można wytłumaczyć faktem, że w tej części litosfery stale występują opady atmosferyczne w postaci „śniegu”, składającego się z ciał stałych. kryształy ze związku żelaza i krzemu.

Naukowcy doszli do tego wniosku podczas eksperymentów, w których odtworzyli materię zewnętrznych warstw płynnej części jądra Ziemi i prześledzili jej zachowanie w obecności różnego rodzaju zanieczyszczeń w tej części litosfery. Aby uzyskać analog materii rdzenia, naukowcy umieścili mieszaninę żelaza i krzemu w specjalnej kapsułce, skompresowali ją do ciśnienia 1,23 miliona atmosfer i jednocześnie podgrzali laserem do temperatury 3,42 tysiąca stopni Celsjusza.

Obserwacje wykazały, że obecność niewielkich ilości wodoru i argonu wewnątrz tych kapsuł doprowadziła do dziwnego zjawiska, które geolodzy nazwali krzemowym „śniegiem”. Przejawiało się to w tym, że w zewnętrznych warstwach ściśliwej materii rdzenia powstały kryształy związku żelaza i krzemu, które stopniowo migrowały w kierunku zewnętrznej granicy rdzenia i tam się osadzały.

Im więcej wodoru znajdowało się w materii rdzenia, tym więcej krzemu było zawarte w „śniegu” i tym bardziej był on stabilny. Jak zauważają geolodzy, tworzenie się warstwy takich kryształów na granicy jądra i płaszcza wyjaśnia istnienie wielu anomalii sejsmicznych w tym rejonie litosfery, w grubości której ruch fal sejsmicznych w niewytłumaczalny sposób spowalnia.

Ponadto naukowcy sugerują, że niewielka część cząstek tego krzemowego śniegu może wpaść do płaszcza, skąd mogą dotrzeć do powierzchni Ziemi. To w szczególności może wyjaśniać obecność skał o anomalnym składzie izotopowym charakterystycznym dla jądra Ziemi w stwardniałej lawie niektórych wyspiarskich wulkanów na Oceanie Spokojnym.