Vesilääke voi piiloutua yli 250 mailin (400 mailin) päähän jalkojesi alle.
Siellä maan vaippa kohtaa kuoren. Geotieteilijät olivat jo kauan ajatelleet, että tämän siirtymävyöhykkeen alapuolella (alkaa 255 mailia tai 410 km syvyydestä) vedessä täytetty mineraali, nimeltään brucite, oli epävakaa ja hajottui siten lähettäen vesimolekyylejä, jotka virtaavat kohti planeetan pintaa.
Mutta uusi tutkimus ehdottaa, että ennen kuin brusiitti - joka on 50 prosenttia magnesiumoksidia ja 50 prosenttia vettä - hajoaa, se muuttuu toiseksi, vakaammaksi 3D-rakenteeksi. Löytö, joka on yksityiskohtainen verkossa 21. marraskuuta lehdessä Proceedings of the National Academy of Sciences, tarkoittaa, että siellä on vesirutka, joka sijaitsee syvemmälle maapallon alueelle kuin aiemmin ajateltiin.
"ei ollut täysin odotettavissa", sanoi tutkimuksen avustaja Andreas Hermann, laskennallisen fysiikan luennoitsija Skotlannin Edinburghin yliopistossa. "koska ihmiset ovat tutkineet tätä materiaalia vuosikymmenien ajan ja kukaan ei ajatellut koskaan tutkia, olisiko jokin toinen vaihe ennen kuin se lopulta hajosi."
Koettaa syvää maata
Tutkijat uskoivat aiemmin, että brusiitti pysyi vakaana vain siirtymävyöhykkeeseen asti, joka on 155 mailia syvä (250 km) kerros juuri ylävaipan alapuolella. Osittain mineraalin rakenne ilmoitti tämän näkemyksen. Brucite on kerrostettu materiaali, jossa kunkin kerroksen molekyylit ovat sitoutuneet vahvasti toisiinsa, mutta heikosti kytkettyinä muihin kerroksiin. Tällaisen materiaalin, jos sitä puristetaan riittävän suurella paineella, on tehtävä jonkinlainen muutos. Tutkijat olettivat aiemmin, että vasteena siirtymävyöhykkeen paineelle, joka saavuttaa noin 200 000 ilmakehän, brusiitti murenee. (Yksi ilmakehä on suunnilleen paine merenpinnalla).
Koska Hermann ja hänen avustajansa, Florida State Universityn geologian professori Mainak Mookherjee eivät pystyneet mittaamaan syvää maata suoraan, käyttivät kvantmekaanisia laskelmia analysoimalla erilaisia mahdollisia brusiittirakenteita syvän maan olosuhteissa.
"Tämä on iso-datalaskentaa", Hermann sanoi. "Luomme tuhansia rakenteita, optimoimme ne kaikki ja teemme laskelmat riittävän tarkkoja, että jos jokin erottuu vakaammasta kuin joku muu, voimme luotettavasti sanoa, että se on niin."
Brucite on hyvin tutkittu ja suhteellisen yksinkertainen mineraali. Silti Hermann sanoi, että avain uusiin laskelmiin oli nykyisten oletusten jättäminen huomiotta. Useiden kuukausien ajan suoritettuaan erilaisia rakenteita tietokoneohjelmansa avulla tutkijat löysivät aikaisemmin tuntemattoman brusiitin vaiheen, joka kykenee kestämään alavaipan korkeat paineet.
Jopa tämän uuden brusiittivaiheen kanssa, tutkijat eivät vieläkään pysty suoraan mittaamaan vaipan aineen määrää tai sitä, kuinka paljon vettä mineraali sisältää. Hermann ja Mookherjee kuitenkin kehittivät brusiitin uuden vaiheen elastiset ominaisuudet. Hermannin mukaan tietäen tämän, seismologit voivat kyetä havaitsemaan, kuinka paljon muskiittia on vaipassa, koska maanjäristysten allekirjoitukset eroavat kallion joustavuudesta, jonka kautta ne kulkevat.
Miksi brucite on tärkeää
Nykyisten arvioiden mukaan syvässä maassa voi olla yhtä paljon vettä kuin kaikki planeetan pinnalla olevat valtameret yhdessä. Tämä vesisäiliö ja ylimääräinen housumusiitti voivat myös olla, ovat elintärkeitä materiaalien liikkumiselle maan läpi. Kun vettä sisältävät mineraalit kulkevat maapallon kerrosten läpi, materiaalit lopulta hajoavat, vapauttaen vettä, joka kulkee takaisin pinnalleen usein vulkaanisen toiminnan kautta.
Vesi on välttämätöntä mineraalien kierrätyksessä vulkanismin ja levytektonian kautta, koska se tarjoaa voitelua, jota eri kivimateriaalit voivat liikkua toistensa ohi, kuten tapahtuu subduktioalueilla. Se auttaa myös joitain materiaaleja liukenemaan liikkuessa kalliokerran läpi. Ilman vettä, Hermann sanoi, planeetta pysähtyisi geologiseen pysähtymiseen. Tämä ei tarkoita uuden kuoren tai maaperän syntymistä ja vulkanismin pysähtymistä; näillä muutoksilla voi olla katastrofaalisia vaikutuksia planeetan maahan ja ilmakehään.
Sen lisäksi, että tutkijoiden käsitys maapallon kaukana olevista vesisäiliöistä saattaa muuttua, Hermann sanoi, että tämä tutkimus kannattaa uutta ajattelutapaa syvästä maasta yleensä. Tutkijat eivät olisi löytäneet tätä uutta vaihetta, jos he olisivat suosineet hyväksyttyä versiota, hän sanoi.
