Promieniowanie słoneczne wpływa na wnętrze Ziemi, zmieniając stan redoks magmy łukowej, na który wpływa subdukcja organizmów morskich bogatych w węgiel. Odkrycie to łączy zmiany klimatu powierzchniowego bezpośrednio z procesami zachodzącymi w głębi Ziemi.
Naukowcy od dawna wierzyli, że zmiany we wnętrzu Ziemi, takie jak erupcje wulkanów i zderzenia płyt tektonicznych, wpływają przede wszystkim na środowisko powierzchniowe. Uważano, że wydarzenia takie jak masowe wymieranie około 66 milionów lat temu i przejścia między klimatem lodowcowym a klimatem szklarniowym są spowodowane głównie procesami zachodzącymi w głębi Ziemi. Teraz nowe badanie opublikowane w Komunikacja przyrodnicza ujawniło zaskakujący nowy aspekt: promieniowanie słoneczne może również wpływać na głębokie wnętrze Ziemi.
Wpływ promieniowania słonecznego na życie morskie i subdukcję
Promieniowanie słoneczne zmienia się w zależności od szerokości geograficznej, tworząc gradienty temperatury na powierzchni morza, które wpływają na rozmieszczenie życia morskiego. Te bogate w węgiel organizmy są transportowane do wnętrza Ziemi w wyniku subdukcji płyt oceanicznych. Naukowcy z Instytutu Geologii i Geofizyki Chińskiej Akademii Nauk odkryli, że proces ten znacząco wpływa na stan redoks magmy łukowej.
Zrozumienie stanów Redox w magmie łuku
Stan „redoks” magmy łukowej odnosi się do równowagi pomiędzy warunkami redukującymi (utrata tlenu lub zyskiwanie elektronów) i utleniającymi (zyskowanie tlenu lub utrata elektronów) w magmie utworzonej w łukach wulkanicznych. Organizmy morskie służą jako węgiel organiczny i działają jako główny reduktor dla stałej Ziemi. W rezultacie stan redoks magmy łukowej może odzwierciedlać sposób, w jaki wpływ Słońca wnika głęboko w Ziemię.
Spostrzeżenia geochemiczne z próbek magmy
Zebrano tysiące próbek magmy, aby ujawnić globalne zmiany stanu redoks, które mają kluczowe znaczenie w przypadku rud metali, takich jak miedź, cyna i lit, kluczowych pierwiastków w technologiach energii odnawialnej. Próbki te dostarczyły niezwykłego wglądu w interakcje między klimatem powierzchniowym a procesami zachodzącymi w głębi Ziemi.
Poziomy wanadu i skandu w magmie łukowej posłużyły jako kluczowe wskaźniki w modelach geochemicznych. Zestawiając globalne dane geochemiczne z kenozoicznej magmy łukowej i wtrąceń stopionych w oliwinie, naukowcy odkryli zależny od szerokości geograficznej rozkład redoks magmy łukowej z mniej utlenioną magmą na niższych szerokościach geograficznych w porównaniu z magmą na wyższych szerokościach geograficznych.
„W poprzednich badaniach porównywano głównie próbki z tych samych regionów podłużnych, takich jak Stany Zjednoczone na półkuli północnej i Meksyk w strefie tropikalnej, nie stwierdzając znaczących różnic. Jednak nasze próbki z różnych szerokości geograficznych wykazały różne reakcje redoks, co wzbudziło naszą ciekawość. Próba wyjaśnienia tych różnic doprowadziła nas do odkrycia tego nieoczekiwanego wzoru” – powiedział Wan Bo, geolog i współautor badania, dzieląc się swoją motywacją do przeprowadzenia tego badania.
„Ten nieoczekiwany wzór sugeruje, że klimat powierzchniowy ma bezpośredni wpływ na głęboką Ziemię. Sugeruje to również, że środowisko i klimat powierzchni Ziemi mają istotny wpływ na głębię Ziemi” – powiedział Wan.
Wpływ Słońca na płaszcz Ziemi
Jak więc Słońce działa na wnętrze Ziemi?
Dalsze dowody pochodziły z badań dna morskiego, które wykazały większą redukcję osadów węgla na niższych szerokościach geograficznych. Węgiel ten oddziałuje z siarką, tworząc siarczek, który jest następnie transportowany do płaszcza, przyczyniając się do obserwowanego wzorca redoks.
„Zaobserwowany wzór sugeruje silny związek między środowiskiem powierzchniowym a stanem redoks w głębi Ziemi, zapewniając nowe kierunki badania zasobów i wpływu systemów subdukcji na środowisko na różnych szerokościach geograficznych” – powiedział Hu Fangyang, korespondent z autorem badania.
Chociaż wyniki są przekonujące, naukowcy uznają potrzebę uzyskania obszerniejszych danych na temat globalnych osadów morskich i subdukowanych. Badanie otwiera nowe możliwości eksploracji naukowej.
Odniesienie: „Zależna od szerokości geograficznej lotność tlenu w magmach łukowych” autorstwa Fangyang Hu, Hehe Jiang, Bo Wan, Mihai N. Ducea, Lei Gao i Fu-Yuan Wu, 18 lipca 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-50337-6
