Ένα παλιό μυστήριο για τα χαμένα συστατικά του μανδύα της Γης μπορεί να βρήκε τη λύση του

Πηγή: National Geographic  - ScienceDaily, 9 Δεκεμβρίου 2007

Παρατηρήσεις για την πρώτη περίοδο του σχηματισμού της Γης, μπορούν να απαντήσουν σε μια ιστορική ερώτηση για το γεγονός ότι ο μανδύας του πλανήτη μας έχασε κάποια από τα υλικά που έπρεπε να είχε, σύμφωνα με τον γεωφυσικό John Hernlund.

Η Γη όπως γνωρίζουμε φτιάχτηκε από χονδρίτες, ένα αρχαϊκό υλικό που συναντάμε στους μετεωρίτες των πρώτων στιγμών του ηλιακού συστήματος προτού καν διαμορφωθεί η Γη. Εντούτοις, οι επιστήμονες είχαν μπερδευτεί γιατί η σύνθεση του γήινου μανδύα καθώς και του πυρήνα διέφερε από αυτή του χονδρίτη. Γιατί άραγε εξαφανίστηκαν οι χονδρίτες;

Στην ιστορία των 4.5 δισ. χρόνων της Γης, στρώματα λιωμένων πετρωμάτων εξελίχθηκαν και κρυσταλλώθηκαν, γιατί ο ωκεανός του μάγματος πάνω ψύχθηκε (κίτρινο χρώμα) και μεγάλωσε έτσι το στρώμα του μανδύα (γκρι) γύρω από τον πυρήνα (πορτοκαλί).

Τα συμπεράσματα του Hernlund προτείνουν ότι ένας αρχαίος ωκεανός μάγματος που κυλούσε κάτω από τη γήινη επιφάνεια, ήταν η αιτία για αυτή την αλλαγή στη σύσταση του μανδύα (το στρώμα μετά τον εξωτερικό φλοιό της Γης).

Οι παραδοσιακές απόψεις υποστηρίζουν ότι υπήρχε ένας ρηχός ωκεανός από λειωμένο βράχο 1.000 χλμ κάτω από τη γήινη επιφάνεια, και σχηματίστηκε από τη θερμότητα που προκλήθηκε από την πτώση στη Γη ενός μεγάλου πλήθους αστεροειδών. Όμως κράτησε λίγο και εξαφανίστηκε απότομα, 10 εκατομμύρια χρόνια μετά από το σχηματισμό της γης.

Η νέα θεωρία όμως προτείνει ότι η θερμότητα που έλιωσε τον πυρήνα έλιωσε επίσης και το κατώτατο στρώμα του μανδύα. Αυτό δημιούργησε ένα στρώμα στερεού βράχου που στριμώχτηκε μεταξύ του σύντομου σε διάρκεια ανώτερου ωκεανού του μάγματος και του μεγάλης διάρκειας που ήταν χαμηλότερα.

Το εξελικτικό μοντέλο του Hernlund προβλέπει ότι κατά τη διάρκεια του πιο καυτού παρελθόντος της Γης αμέσως μετά από το σχηματισμό της - πριν 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια , τουλάχιστον το ένα τρίτο του μανδύα το πιο κοντινό στον πυρήνα επίσης έλιωσε.

Τα μερικώς λειωμένα τμήματα που παρατηρήθηκαν τώρα στη βάση του γήινου μανδύα θα μπορούσαν να είναι τα κατάλοιπα ενός τέτοιου ωκεανού μάγματος, λέει ο Hernlund.

"Καθώς το παχύ λειωμένο πέτρωμα ψύχθηκε και κρυστάλλωσε, τα στερεά που τελικά φτιάχτηκαν είχαν μια διαφορετική σύνθεση από το αρχικό λειωμένο πέτρωμα," εξηγεί ο Hernlund, που είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής για τις επιστήμες της γης στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας.

Ο ίδιος λέει ότι αυτό το στρώμα του λειωμένου πετρώματος (ο αρχαίος ωκεανός) θα ήταν πάχους περίπου 1.000 χλμ και σε βάθος 2.900 χλμ κάτω από την επιφάνεια.

Επίσης, τα γνωστά στρώματα της Γης δεν έχουν τόσο ουράνιο και άλλα βαριά ραδιενεργά στοιχεία όπως έχουν οι μετεωρίτες. Η νέα θεωρία προβλέπει ότι αυτά τα στοιχεία μπορεί να έχουν βρεθεί στο χαμηλότερο ωκεανό του μάγματος, κάτι που εξηγεί τη σχετική μικρή ποσότητα τους στο πάνω στρώμα του μανδύα.

Αυτό επίσης θα σήμαινε ότι ο θαμμένος ωκεανός του μάγματος ήταν σχετικά ραδιενεργός, παράγοντας την αναγκαία θερμότητα που θα είχε κρατήσει το μάγμα υγρό για δισεκατομμύρια χρόνια και επίσης θα είχε καθυστερήσει τη ψύξη του πυρήνα για να παραγάγει το γήινο μαγνητικό πεδίο (που μας προστατεύει). Το μαγνητικό πεδίο είναι πιθανά το αποτέλεσμα της κυκλοφορίας του υγρού σιδήρου στο εξωτερικό μέρος του γήινου πυρήνα.

Με τη νέα θεωρία, οι συνθήκες στον πυρήνα μπορεί να μην είχαν συμβεί έως ότου η Γη έγινε 1 δισεκατομμύριο ετών, αφήνοντας έτσι τον πλανήτη μας απροστάτευτο από τον ηλιακό άνεμο και άλλα κοσμικά γεγονότα.

"Ο ηλιακός άνεμος θα έχει διαμορφώσει τη γήινη ατμόσφαιρα πολύ νωρίς εάν δεν υπήρχε ένα μαγνητικό πεδίο σε αυτήν την χρονική περίοδο," λέει ο Hernlund.

Ο Hernlund πιστεύει πως υπάρχουν κατάλοιπα αυτού του ωκεανού, σε "υπεραργές ζώνες", που φαίνονται από τους επιστήμονες, που χρησιμοποιούν τα σεισμικά κύματα για να εξετάσουν το όριο μεταξύ του πυρήνα και του μανδύα.

Αυτές οι ζώνες, όπου αναπηδούν τα σεισμικά κύματα και κάμπτονται παραδόξως, εμφανίζονται στη βάση του μανδύα σαν μπαλώματα.

Αυτά τα μαλακά μπαλώματα είναι εύκολο να προσδιοριστούν επειδή ανακλούν τα σεισμικά κύματα. 

Η μελέτη του Hernlund που δημοσιεύτηκε στο Nature ερευνά τις διαδικασίες τήξης και κρυστάλλωσης που έχουν ελέγξει τη σύνθεση του εσωτερικού της Γης κατά τη διάρκεια των πρώτων γεωλογικών περιόδων.

Το κέντρο της γης είναι ένας πύρινος ο πυρήνας από λιωμένα βαριά μέταλλα, συνήθως σίδηρος. Ο πυρήνας αντιπροσωπεύει το 30% ενώ το υπόλοιπο 70% είναι ο εξωτερικός μανδύας από στέρεο βράχο.