Πριν από μερικές δεκαετίες, οι σεισμολόγοι εντόπισαν ένα λεπτό στρώμα με χαμηλότερη ταχύτητα στον μεταλλικό υγρό πυρήνα της Γης. Η προέλευση αυτού του στρώματος, γνωστό ως στρώμα Ε, ήταν ένα μυστήριο. Τώρα, οι γεωεπιστήμονες αποκάλυψαν ότι το νερό από την επιφάνεια της Γης μπορεί να διεισδύσει βαθιά στον πλανήτη, αλλάζοντας τη σύνθεση της εξωτερικής περιοχής του πυρήνα και δημιουργώντας το στρώμα Ε.
«Οι σεισμικές μελέτες έχουν δείξει ότι η πυκνότητα του εξωτερικού πυρήνα της Γης είναι περίπου 10% χαμηλότερη από αυτή του καθαρού κράματος σιδήρου-νικελίου», δήλωσε ο επιστήμονας Dan Shim και οι συνεργάτες του από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. «Για να εξηγηθεί ένα τέτοιο έλλειμμα πυκνότητας, απαιτούνται σημαντικές ποσότητες ελαφρών στοιχείων στον πυρήνα». «Αν και η ακριβής σύνθεση των ελαφρών στοιχείων στον πυρήνα της Γης εξακολουθεί να συζητείται, το πυρίτιο έχει προταθεί ως σημαντικός υποψήφιος». «Ωστόσο, το έλλειμμα πυκνότητας στον πυρήνα της Γης δεν μπορεί να εξηγηθεί μόνο από το πυρίτιο».
Σύμφωνα με τη νέα μελέτη, για δισεκατομμύρια χρόνια, τα επιφανειακά ύδατα έχουν μεταφερθεί βαθιά στη Γη με κατερχόμενες ή υποβυθισμένες τεκτονικές πλάκες. Μόλις φτάσει στο όριο μεταξύ πυρήνα και μανδύα, περίπου 2.900 χλμ (1.800 μίλια) κάτω από την επιφάνεια, αυτό το νερό προκαλεί μια βαθιά χημική αλληλεπίδραση, αλλάζοντας τη δομή του πυρήνα. Σε πειράματα κυψελών διαμαντιού-αμμονιού που θερμαίνονται με λέιζερ υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης, ο Δρ. Shim και οι συγγραφείς του απέδειξαν ότι το νερό που έχει υποβληθεί αντιδρά χημικά με τα υλικά του πυρήνα.
Αυτή η αντίδραση σχηματίζει ένα στρώμα πλούσιο σε υδρογόνο, χωρίς πυρίτιο, μεταβάλλοντας την ανώτερη περιοχή του εξωτερικού πυρήνα σε μια δομή που μοιάζει με φιλμ. Επιπλέον, η αντίδραση δημιουργεί κρυστάλλους πυριτίου που ανυψώνονται και ενσωματώνονται στον μανδύα. Αυτό το τροποποιημένο υγρό μεταλλικό στρώμα προβλέπεται να είναι λιγότερο πυκνό, με μειωμένες σεισμικές ταχύτητες, σε ευθυγράμμιση με τα ανώμαλα χαρακτηριστικά που έχουν χαρτογραφηθεί από τους σεισμολόγους. Στη διεπιφάνεια όπου το νερό καταβύθισης συναντά τον πυρήνα, συμβαίνει μια χημική ανταλλαγή για να σχηματιστεί ένα στρώμα πλούσιο σε υδρογόνο στον ανώτερο εξωτερικό πυρήνα και πυκνό πυρίτιο στον πυθμένα του μανδύα.
«Για χρόνια πιστεύαμε ότι η ανταλλαγή υλικού μεταξύ του πυρήνα της Γης και του μανδύα είναι μικρή», είπε ο Δρ Σιμ.
"Ωστόσο, τα πρόσφατα πειράματά μας σε υψηλή πίεση αποκαλύπτουν μια διαφορετική ιστορία."
«Βρήκαμε ότι όταν το νερό φτάνει στο όριο πυρήνα-μανδύα, αντιδρά με το πυρίτιο στον πυρήνα, σχηματίζοντας διοξείδιο του πυριτίου».
«Αυτή η ανακάλυψη, μαζί με την προηγούμενη παρατήρησή μας για τα διαμάντια που σχηματίζονται από το νερό που αντιδρά με άνθρακα σε υγρό σιδήρου υπό ακραία πίεση, δείχνει μια πολύ πιο δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ πυρήνα και μανδύα, υποδηλώνοντας ουσιαστική ανταλλαγή υλικών». Τα ευρήματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Geoscience καθώς και στην ιστοσελίδα Sci.News
