Niedawne badania międzynarodowego zespołu naukowców, w tym ekspertów z Arizona State University, przyniosły zdumiewające odkrycie dotyczące głębokiego wnętrza Ziemi. Wyniki tych badań, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Geoscience, ujawniają, że woda z powierzchni Ziemi może przenikać do jej jądra. To odkrycie rzuca nowe światło na złożone interakcje między jądrem a płaszczem naszej planety i sugeruje znacznie bardziej dynamiczny globalny obieg wody, niż wcześniej sądzono.

Długoletnie zastanawianie się sejsmologów nad tajemniczą, cienką warstwą znaną jako warstwa podstawowa E, znajdującą się kilkaset kilometrów pod powierzchnią Ziemi, znalazło swoje wyjaśnienie. Badacze Dan Shim, Taehyun Kim i Joseph O'Rourke z Szkoły Badań Ziemi i Przestrzeni Kosmicznej na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie zidentyfikowali, że woda z powierzchni Ziemi może wnikać głęboko w jej strukturę, zmieniając skład najbardziej zewnętrznego obszaru metalicznego ciekłego jądra i tworząc charakterystyczną warstwę podstawową E.

Przez miliardy lat woda z powierzchni Ziemi przedostała się w głąb planety w wyniku subdukcji, procesu, podczas którego płyty tektoniczne schodzą do płaszcza. Na granicy między jądrem a płaszczem, na głębokości około 3000 km, woda wchodzi w głęboką interakcję chemiczną, zmieniając strukturę jądra.

W ramach eksperymentów wysokociśnieniowych prowadzonych wspólnie z Yong Jae Lee z Uniwersytetu Yonsei w Korei Południowej, zespół Shim'a wykazał, jak subdukowana woda chemicznie reaguje z materiałami rdzenia. W wyniku tej reakcji w górnym zewnętrznym obszarze rdzenia tworzy się specyficzna warstwa bogata w wodór i zubożona w krzem, co prowadzi do powstania filmowej struktury. Dodatkowo, kryształy krzemu wynurzają się do góry i łączą się z płaszczem. Te wyniki wyjaśniają anomalie obserwowane przez sejsmologów, takie jak zmniejszone prędkości sejsmiczne i zmniejszona gęstość w zmodyfikowanej warstwie ciekłego metalu.

Dotychczas panujące przekonanie mówiło, że wymiana materii między jądrem a płaszczem Ziemi jest ograniczona. Jednak to badanie podważa tę tezę. Shim wskazuje, że „kiedy woda dociera do granicy rdzeń-płaszcz, reaguje z krzemem w rdzeniu, tworząc krzemionkę”. Dodaje, że to odkrycie, w połączeniu z wcześniejszą obserwacją powstawania diamentu w wyniku reakcji wody z węglem w płynie żelaznym pod ekstremalnym ciśnieniem, wskazuje na znacznie bardziej dynamiczną interakcję rdzeń-płaszcz, obejmującą znaczną wymianę materiałów.

To odkrycie znacząco poszerza naszą wiedzę na temat procesów zachodzących wewnątrz Ziemi. Wskazuje na to, że globalny obieg wody jest bardziej rozległy, niż sądzono, i podkreśla głęboki wpływ zmienionej warstwy rdzenia na cykle geochemiczne, które łączą obieg wód powierzchniowych z głębokim metalowym rdzeniem.

Dr Katherine Kelley z Uniwersytetu Rhode Island, znana sejsmolog, podkreśla rewolucyjny charakter tego badania. Z kolei dr Stephen Jacobsen z Northwestern University, współautor badania z 2018 roku wykazującego istnienie ogromnego zbiornika wody w głębokim płaszczu Ziemi, wskazuje na to, że te odkrycia stanowią kontynuację naukowej podróży mającej na celu rozwikłanie tajemnic wody na naszej planecie i dostarczają dalszych dowodów na złożone interakcje zachodzące głęboko w Ziemi.