Un team di ricercatori guidato da Ho-Kwang Mao della Carnegie Institution negli Stati Uniti sembra aver scoperto un mistero che ha a lungo turbato i geologi. Gli autori hanno spiegato in quale minerale sono costituite le zone di rallentamento delle onde sismiche al confine nucleo-mantello e hanno riprodotto il processo della sua formazione in laboratorio. Se le conclusioni degli scienziati sono corrette, allora tali zone si rivelano essere un gigantesco deposito di ossigeno, che può influenzare la storia della vita sulla Terra. Un articolo scientifico con i risultati dello studio è stato pubblicato sulla rivista Nature il 22 novembre 2017.
Come sappiamo cosa c'è sotto i nostri piedi? Questa semplice domanda è un mal di testa per i geologi. Il viaggio al centro della Terra esiste solo nelle pagine dei libri di fantascienza, ma in realtà la profondità di perforazione record supera a malapena i 12 chilometri.
Le onde sismiche sono arrivate in aiuto degli scienziati, che diffondendosi in modi diversi in rocce di diversa densità, consentono di condurre "ultrasuoni" nelle profondità stesse del nostro pianeta. Tuttavia, le informazioni che possono essere ottenute da tale scansione sono incomplete. Spesso le risposte ricevute sollevano solo nuove domande. In realtà, come in qualsiasi altro campo della scienza.
A una profondità di 2900 km, si trova il confine nucleo-mantello. I geologi hanno scoperto da tempo aree in cui le onde sismiche si muovono insolitamente lentamente. Erano chiamate zone a velocità ultra bassa, in inglese zone a velocità ultra bassa, da cui l'abbreviazione UVZ. Ma cos'è? Quale materiale misterioso rallenta così tanto la vibrazione della terra?
Questo problema è stato a lungo discusso dagli scienziati e molte ipotesi sono già state proposte. Tuttavia, hanno tutti un inconveniente: è necessario spiegare come la sostanza necessaria nel suo insieme sia finita a una tale profondità.
La squadra di Ho-Kwan sembra aver ucciso due piccioni con una fava. I ricercatori hanno trovato un minerale adatto e un semplice meccanismo per la sua formazione proprio sul posto. È vero, questo successo ha portato alla questione della necessità di rivedere qualcosa nella storia della biosfera terrestre.
Il minerale che gli autori hanno apprezzato è il perossido di ferro FeO2Hx (il numero di atomi di idrogeno può essere diverso). Parlando del lavoro dei loro predecessori, dicono di essere stabili nelle condizioni del mantello inferiore.
Ma da dove puoi prenderlo? Per rispondere a questa domanda, gli scienziati hanno ricreato una piccola porzione delle profondità infernali in laboratorio. Le pinze diamantate hanno compresso la sostanza, creando una pressione di 860mila atmosfere. Un raggio laser che penetra in lastre diamantate trasparenti ha riscaldato i reagenti a 1900 gradi Celsius.
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In queste condizioni, come hanno scoperto gli autori, il perossido di ferro è formato dai componenti più semplici: ferro e acqua. C'è tanto ferro nel nucleo della Terra quanto è necessario - infatti, è composto principalmente da questo metallo. E acqua? Secondo gli autori, ogni anno 300 milioni di tonnellate d'acqua affondano nelle profondità del mantello a causa del movimento delle placche tettoniche. Secondo i loro calcoli, un decimo dell'acqua nell'Oceano Mondiale sarebbe sufficiente per creare l'intera UVZ osservata. Per fare un confronto: secondo alcune stime, c'è 90 volte più acqua all'interno della Terra, compresa la crosta, il mantello e il nucleo, che sulla superficie.
Si scopre che il minerale necessario si forma al confine del mantello e il nucleo da sostanze che sono sufficienti lì. Ma questo è davvero responsabile dell'immagine che si osserva sui sismogrammi?
I ricercatori hanno testato anche questo. Utilizzando esperimenti e calcoli teorici, hanno scoperto che le caratteristiche richieste (velocità del suono, densità, ecc.) Hanno una miscela in cui il 40-50% è perossido di ferro e il resto è nelle solite rocce del mantello inferiore. Le proprietà di una tale miscela sono in ottimo accordo con i dati osservativi di UVZ. Sembra che il segreto delle misteriose "zone di rallentamento" sia stato svelato.
Ma questa scoperta solleva altre domande interessanti. Come spiegato in un comunicato stampa dallo studio, i depositi di perossido di ferro rappresentano un gigantesco serbatoio di ossigeno. Di tanto in tanto, l'ossigeno può essere rilasciato e raggiungere la superficie. Le implicazioni di tali eventi e il loro possibile legame con il cambiamento climatico, le estinzioni di massa e altri grandi eventi devono ancora essere studiati.
