Jednorodność chemiczna płaszcza Ziemi jest większa niż wcześniej sądzono.
Jak wynika z oceny gorących punktów wulkanicznych opublikowanej niedawno w czasopiśmie, lawa z gorących punktów – niezależnie od tego, czy wybucha na Hawajach, Samoa czy Islandii – prawdopodobnie pochodzi z jednolitego zbiornika w płaszczu Ziemi na całym świecie Nauka o przyrodzie.
Odkrycia sugerują, że płaszcz Ziemi jest znacznie bardziej jednolity pod względem chemicznym, niż wcześniej sądzono, a lawa zyskuje swój niepowtarzalny chemiczny „smak” dopiero w miarę przemieszczania się w stronę powierzchni.
Zaskakujące odkrycia dotyczące jednorodności płaszcza
„Odkrycie dosłownie wywraca do góry nogami nasz pogląd na gorące punkty lawy i płaszcz” – powiedział dr Matthijs Smit, profesor nadzwyczajny i kierownik badań kanadyjskich na Wydziale Nauk o Ziemi, Oceanie i Atmosferze Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej. „W pewnym sensie lawy ziemskie są bardzo podobne do samej ludzkości – pięknie zróżnicowanej populacji mającej wspólnego przodka, która rozwijała się inaczej, gdziekolwiek się pojawiła”.
Badania płaszcza Ziemi komplikuje fakt, że nie można go bezpośrednio pobrać. Zamiast tego naukowcy muszą zająć się odrobiną detektywistycznej pracy z zakresu nauk o Ziemi; badają tę ważną część naszej planety poprzez analizę pierwiastków śladowych i izotopów lawy pochodzącej z płaszcza i wybuchającej w wulkanach oceanicznych na całym świecie.
Ogromne różnice w składzie tych law, wraz z założeniem, że skład izotopowy magmy nie zmienia się pomiędzy jej źródłem a powierzchnią, doprowadziły do ogólnego poglądu, że płaszcz zawiera odrębne zbiorniki w różnym wieku, zlokalizowane w różnych regionach i utworzone w wyniku różnych procesów. Obserwacje poczynione przez dr Smita i współautora dr Kooijmana z Działu Nauk o Ziemi Szwedzkiego Muzeum Historii Naturalnej wskazują, że rzeczywistość może być zupełnie inna.
Nowe spojrzenie na ścieżki magmy
„Przyglądając się konkretnemu zestawowi pierwiastków, byliśmy w stanie dostrzec skutki chemiczne różnych procesów zachodzących na stopioną magmę w drodze na powierzchnię i odkryliśmy, że wszystkie lawy z gorących punktów w rzeczywistości mają ten sam skład wyjściowy” – powiedział dr Smit. „Lawy wypływają inaczej tylko dlatego, że magmy wchodzą w interakcję z różnymi rodzajami skał podczas wznoszenia się”.
Płaszcz Ziemi to kipiąca warstwa stopionego i półstopionego materiału, stanowiąca około 84 procent objętości planety, która leży pomiędzy żelaznym jądrem a skorupą powierzchniową. Kiedy magma pochodząca z płaszcza przenika przez skorupę i wypływa na powierzchnię, nazywa się ją lawą.
Wiedza o tym, z czego wykonany jest płaszcz, ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób powstała nasza planeta i jak płaszcz rozwijał się na przestrzeni czasu. Może również dostarczyć wskazówek, dlaczego płaszcz zachowuje się w ten sposób, w jaki sposób napędza tektonikę płyt i jaka jest jego rola w globalnym cyklu pierwiastków.
Oprócz rzucenia zupełnie nowego światła na gorące punkty lawy w oceanicznych częściach świata, analiza ujawniła także nowe, ekscytujące powiązanie z lawami bazaltowymi na kontynentach. Te stopione skały, zawierające kimberlity zawierające diament, zasadniczo różnią się od magm występujących w gorących punktach oceanicznych. Niemniej jednak okazują się, że mają tego samego „przodka” magmy.
„Odkrycie zmienia zasady gry, jeśli chodzi o modele ewolucji chemicznej Ziemi i sposób, w jaki patrzymy na globalne cykle pierwiastków” – powiedział dr Smit. „Płaszcz jest nie tylko znacznie bardziej jednorodny, niż wcześniej sądzono, ale prawdopodobnie nie zawiera już „pierwotnych zbiorników” – bytów, które kiedyś były potrzebne do wyjaśnienia danych, ale których tak naprawdę nigdy nie można było pogodzić z koncepcją konwekcji w płaszczu”.
„Model ten wyjaśnia obserwacje w prosty sposób i pozwala na postawienie niezliczonych nowych hipotez dla przyszłych globalnych badań geochemicznych” – powiedział dr Kooijman.
Odniesienie: „A common precursor for global hotspot laws” Matthijs A. Smit i Ellen Kooijman, 19 września 2024 r., Nauka o przyrodzie.
DOI: 10.1038/s41561-024-01538-7
Wsparcie finansowe dla tych badań zapewniła Kanadyjska Narodowa Rada ds. Badań nad Nauką i Inżynierią.
