Znanstvenici su po prvi put u povijesti potvrdili postojanje golemih tokova čvrste stijene u dubokoj unutrašnjosti Zemlje, otprilike 2.700 kilometara ispod njezine površine. Ovo revolucionarno otkriće dolazi iz laboratorija Sveučilišta ETH Zürich, a predvodi ga profesor Motohiko Murakami.

Tim znanstvenika otkrio je da se stijene u takozvanom Dʺ sloju plašta Zemlje – koji se nalazi između donjeg plašta i vanjske jezgre – kreću u horizontalnim tokovima, unatoč tome što nisu u tekućem stanju poput magme, niti u potpuno krutom stanju kao stijene na površini.

„Naše otkriće pokazuje da Zemlja nije aktivna samo na površini, već i duboko u svojoj unutrašnjosti,“ izjavio je profesor Murakami, glavni autor studije, prenosi Daily Mail.

Pronađen „posljednji dio slagalice“ u razumijevanju Zemljine dinamike

Ova potvrda teorije o konvekcijskim strujanjima u čvrstom plaštu omogućit će znanstvenicima mapiranje nevidljivih tokova koji bi mogli objasniti pojave poput vulkanskih erupcija, potresa, pomicanja tektonskih ploča, pa čak i nastanka Zemljinog magnetskog polja.

„Napokon smo pronašli posljednji dio slagalice“, dodao je Murakami.

Zemlja se u osnovi dijeli na tri glavna sloja: koru, plašt i jezgru. Istraživanje ETH Züricha fokusiralo se na misteriozni Dʺ sloj donjeg plašta. Prijašnja opažanja pokazala su da seizmički valovi – koje proizvode potresi – u tom sloju iznenada ubrzavaju, što sugerira da ulaze u drugačiji materijal.

Post-perovskit: ključni mineral koji mijenja ponašanje seizmičkih valova

U prethodnim istraživanjima, profesor Murakami otkrio je da se mineral perovskit, koji čini najveći dio donjeg plašta, u blizini Dʺ sloja pod ekstremnim pritiskom i temperaturom pretvara u novi mineral – post-perovskit. No, ta transformacija sama po sebi nije bila dovoljna da objasni iznenadno ubrzanje seizmičkih valova.

Prava prekretnica u istraživanju dogodila se kada je otkriveno da tvrdoća post-perovskita ovisi o smjeru u kojem su orijentirani njegovi kristali.

„Post-perovskit ima neobično svojstvo – iznimno je tvrd samo u jednom kristalografskom smjeru“, izjavio je Murakami za MailOnline.

Budući da seizmički valovi putuju brže kroz tvrđe materijale, znanstvenici su zaključili da bi orijentacija kristala mogla objasniti zašto valovi iznenada ubrzavaju u tom sloju.

Eksperiment bez presedana: simulacija uvjeta 2.000 kilometara ispod površine

Kako bi potvrdili svoju hipotezu, tim je izveo iznimno zahtjevan eksperiment. Maleni uzorci perovskita smješteni su između vrhova dvaju dijamanata s oštrim vrhovima, stvarajući tlak od čak 115 gigapaskala – što odgovara više od 16 milijuna funti po kvadratnom inču – kako bi se simulirali uvjeti u sloju Dʺ.

Kroz prozirne dijamantne „prozore“, istraživači su promatrali ponašanje minerala pod visokim tlakom. Pokazalo se da se kristali post-perovskita pod tim uvjetima poravnavaju u istom smjeru – što im daje iznimnu tvrdoću upravo u tom pravcu.

Horizontalno strujanje čvrste stijene oblikuje mineralne kristale

Ono što uzrokuje takvu orijentaciju kristala nije slučajnost. Znanstvenici vjeruju da se uz Dʺ sloj događa horizontalno kretanje stijene, koje prisiljava kristale da se poravnaju u smjeru strujanja.

„Plašt je čvrst, ali se ipak kreće vrlo sporo – svega nekoliko centimetara godišnje. Taj se proces naziva konvekcija plašta“, objašnjava Murakami.

Iako je stijena u plaštu čvrsta, zbog viskoznosti može teći poput tekućine tijekom dugih vremenskih razdoblja. „Na vremenskoj skali od 4,6 milijardi godina, čak i nekoliko centimetara godišnje znači golemu količinu kretanja“, dodao je.

Podzemna rijeka tvrde stijene duboko ispod nogu

Zaključno, sloj Dʺ predstavlja svojevrsnu podzemnu rijeku supertvrde stijene koja polako teče 2.700 kilometara ispod Zemljine kore. To je dosad najčvršći dokaz da duboke unutrašnje strukture planeta nisu statične, nego se – iako gotovo neprimjetno – stalno mijenjaju.

Ovo otkriće ne samo da potvrđuje višedesetljetne sumnje geofizičara o dinamici plašta, već otvara put novim istraživanjima koja bi mogla rasvijetliti kako točno Zemlja funkcionira iznutra – uključujući i izvor nekih od njezinih najdramatičnijih i najopasnijih pojava.