Zatopione kontynenty w pobliżu jądra Ziemi mogą zaburzyć równowagę naszego pola magnetycznego

Naukowcy z Uniwersytetu w Cardiff dokonali fascynującego odkrycia dotyczącego głębokiego wnętrza naszej planety. Badania opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Scientific Reports ujawniają, że dwie gigantyczne struktury w płaszczu Ziemi, znajdujące się na granicy z zewnętrznym jądrem, różnią się znacząco pod względem składu i pochodzenia. To zaskakujące odkrycie może pomóc wyjaśnić obserwowane od lat zaburzenia ziemskiego pola magnetycznego.

Te ogromne formacje, znane jako Prowincje Niskiej Prędkości (Large Low-Velocity Provinces - LLVP), to struktury tak masywne, że osiągają wysokość 900 kilometrów i rozciągają się na tysiące kilometrów szerokości. Stanowią około 8% objętości płaszcza Ziemi, co przekłada się na około 6% całej objętości planety. Jedna z nich znajduje się pod Oceanem Spokojnym, a druga pod Afryką.

Naukowcy od dawna wiedzieli o istnieniu tych struktur, wykrytych po raz pierwszy w latach 80. XX wieku dzięki badaniom sejsmicznym. Jednak do tej pory zakładano, że obie mają podobne pochodzenie i skład. Nowe badanie, prowadzone przez zespół z Uniwersytetu w Cardiff, podważyło to założenie.

Korzystając z zaawansowanych symulacji 3D globalnej cyrkulacji płaszcza na przestrzeni ostatniego miliarda lat, naukowcy odkryli, że struktura pod Pacyfikiem zawiera aż o 50% więcej świeżej materii oceanicznej niż jej afrykański odpowiednik. Ta różnica wynika z intensywnych procesów tektonicznych zachodzących w regionie Pacyfiku, gdzie tzw. Pierścień Ognia - obszar wysokiej aktywności sejsmicznej i wulkanicznej - nieustannie dostarcza nową materię do głębokiego płaszcza poprzez proces subdukcji.

Struktura pacyficzna jest więc stosunkowo młoda i dynamiczna, podczas gdy struktura afrykańska jest znacznie starsza, zawiera bardziej wymieszany materiał i ma mniejszą gęstość. Te różnice w składzie i gęstości mogą prowadzić do odmiennych wzorców konwekcji termicznej i przepływu ciepła z jądra Ziemi do płaszcza.

Pole magnetyczne Ziemi jest generowane przez procesy zachodzące w płynnym zewnętrznym jądrze, gdzie konwekcja stopionego żelaza i niklu tworzy tzw. geodynamo. Przepływ ciepła między jądrem a płaszczem jest kluczowy dla tych procesów, a różnice w składzie LLVPów mogą prowadzić do nierównomiernego odpływu ciepła, co z kolei może destabilizować pole magnetyczne.

Szczególnie interesujący jest potencjalny związek między strukturą afrykańską a tzw. Południowoatlantycką Anomalią Magnetyczną - obszarem, gdzie pole magnetyczne Ziemi jest znacząco osłabione. Naukowcy od lat obserwują osłabienie pola w tym regionie, co wzbudza obawy dotyczące zmniejszonej ochrony przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym.

Badania sugerują, że te dwie struktury mogą w różny sposób wpływać na wymianę ciepła z jądrem, co może przyczyniać się do niestabilności pola magnetycznego. To pokazuje, jak procesy zachodzące głęboko we wnętrzu Ziemi mogą mieć bezpośredni wpływ na zjawiska, które chronią życie na powierzchni.

Odkrycie to ma istotne implikacje dla zrozumienia nie tylko obecnej dynamiki Ziemi, ale także jej ewolucji geologicznej. LLVPy mogą być pozostałościami po wczesnych procesach formowania planety, takich jak uderzenie protoplanety Theia, które doprowadziło do powstania Księżyca, lub mogą być wynikiem akumulacji materiału skorupy oceanicznej wtłoczonego w płaszcz przez miliardy lat procesów tektonicznych.

Jednak naukowcy podkreślają, że potrzeba więcej danych, aby w pełni potwierdzić wpływ tych struktur na pole magnetyczne. Planowane są dalsze obserwacje grawitacyjne i bardziej szczegółowe analizy sejsmiczne, aby lepiej zrozumieć, jak LLVPy oddziałują z jądrem i jak ich ewolucja wpływa na długoterminową dynamikę Ziemi.

Badanie to otwiera nowe możliwości zrozumienia, jak głębokie procesy geologiczne wpływają na zjawiska, które obserwujemy na powierzchni. Różnice w składzie LLVPów mogą być kluczem do wyjaśnienia wielu zagadek dotyczących dynamiki wewnętrznej naszej planety.

Te odkrycia przypominają nam, że mimo zaawansowanych technologii i wiedzy, wnętrze Ziemi pozostaje jednym z najmniej zbadanych miejsc we Wszechświecie. Gigantyczne struktury, o których istnieniu wiemy od dekad, nadal skrywają tajemnice, które mogą mieć fundamentalne znaczenie dla zrozumienia, jak działa nasza planeta i jak będzie ewoluować w przyszłości.