Nowa tajemnica Ziemi: naukowcy odkryli, że między skorupą a płaszczem kryje się roztopiona warstwa skał. Co o niej wiemy?

W tym artykule:

1. Jak zbudowana jest Ziemia?
2. Co to jest tektonika płyt?
3. Dodatkowa warstwa płaszcza
4. Co wiemy o roztopionych skałach pod ziemią?

Już wcześniej podejrzewano, że na pewnej głębokości pod powierzchnią Ziemi kryją się obszary roztopionych skał. Naukowcy wykazali jednak, że nie występują – jak wcześniej podejrzewano – jedynie lokalnie. Warstwa ta rozciąga się pod połową globu, twierdzą badacze w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Nature Geoscience”.

Jak zbudowana jest Ziemia?

Wyobraźmy sobie, że gotujemy na twardo jajko i przecinamy je na pół. Składa się ono z dwóch warstw: ułożonego koncentrycznie białka i stanowiącego środek żółtka. Podobny obraz uzyskalibyśmy, gdyby udało nam się przeciąć na pół Ziemię. Nasza planeta również składa się z koncentrycznie ułożonych warstw.

Patrząc ze zewnątrz, widzimy tylko skalistą skorupę. Jednak wnętrze Ziemi jest o wiele bardziej złożone. Żółtku odpowiada gorące i gęste jądro Ziemi, a białku jej płaszcz. Płaszcz Ziemi stanowi aż dwie trzecie masy planety. Natomiast najlepiej nam znana skorupa Ziemi, którą widzimy na co dzień, to zaledwie jeden procent masy całego globu.

Co to jest tektonika płyt?

Powierzchnia Ziemi, choć na pozór stabilna i nieruchoma, w istocie rzeczy jest dość ruchliwą częścią globu. Tworzą ją zazębiające się płyty tektoniczne, które oddziałują ze sobą. Mogą się zderzać albo wciskać jedna pod drugą. Efekty albo odczuwamy jako trzęsienia ziemi, albo widzimy jako wybuchy wulkanów lub wypiętrzone w przeszłości łańcuchy górskie.

Naukowcy szacują, że ruch płyt tektonicznych kształtuje powierzchnię Ziemi już od 2,5 mld lat. „W tym okresie scaliło się aż pięć superkontynentów, a każdy z nich skazany był na rozpad, jaki stał się też udziałem Pangei” – pisze w książce „Ziemia” geolog Andrew H. Knoll. Proces trwa dalej. „Wędrówka Australii na północ wypiętrza imponujące góry Nowej Gwinei, której szczyty wznoszą się obecnie na 4500 metrów nad poziomem morza” – wyjaśnia Knoll.

Dodatkowa warstwa płaszcza

Tarcie między płytami tektonicznymi może wywoływać trzęsienia Ziemi. Nie sposób ich powstrzymać. Już samo prognozowanie jest ogromnym wyzwaniem, ponieważ Ziemia podlega zmianom również wewnątrz. W samym płaszczu gorąca materia wznosi się do góry, a chłodniejsza opada na spód. Dzieje się to jednak w ogromnej skali czasowej. „Kwestią sporną pozostaje precyzyjny trójwymiarowy wzorzec cyrkulacji płaszcza” – zauważa Knoll.

Do jego budowy doszedł właśnie nowy element. Odkrył go Junlin Hua wraz z zespołem z Uniwersytetu Teksańskiego. W czasie pracy nad doktoratem Hua analizował dane sejsmiczne, obrazujące płaszcz Ziemi w okolicach Turcji. Dane wskazywały, że pod skorupą znajdują się obszary płaszcza składające się z częściowo roztopionych skał. Hua zaczął zbierać dane również z innych stacji sejsmicznych, aż uzyskał mapę całego globu.

Ludzie wkrótce wyginą. Chyba, że znajdziemy 5 planet takich jak Ziemia – twierdzi naukowiec ze Stanfordu

Jesteśmy w trakcie szóstego masowego wymierania. W dodatku tempo tego wymierania szybko wzrasta i już jest 100-krotnie szybsze niż w przypadku pięciu poprzednich wielkich wymierań.

Co wiemy o roztopionych skałach pod ziemią?

Okazało się, że to, co wcześniej uważał za anomalię, jest warstwą roztopionych skał występującą w skali globalnej. Znajduje się pod płytami tektonicznymi, na głębokości ok. 150 km, stanowiąc część tzw. astenosfery. Obejmuje prawie połowę Ziemi. Co więcej, podobne warstwy częściowo roztopionych skał mogą pojawiać się również głębiej w płaszczu.

Czy nowo odkryta warstwa odpowiada za poruszanie się płyt kontynentalnych i oceanicznych? Według Hua niekoniecznie. Okazało się, że mapa roztopionej warstwy astenosfery, jaką stworzono, nie pokrywa się z pomiarami ruchu płyt tektonicznych powyżej.

– Nie możemy wykluczyć, że te roztopione obszary lokalnie nie mają znaczenia – zastrzega prof. Thorsten Becker, współautor pracy. Dodaje jednak, że mogą stanowić zaledwie marker tego, co dzieje się na powierzchni tego, nie zaś przyczynę trzęsień ziemi czy wędrówek kontynentów.

Źródło: EurekAlert, Nature Geoscience

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com