Zemlja ima dvije tajanstvene strukture na granici jezgre i plašta i one nisu iste

Duboko ispod Zemljine površine, na granici između jezgre i plašta, skrivaju se dvije goleme strukture koje već desetljećima zbunjuju geologe. Smještene ispod Afrike i Pacifika, ove neobične formacije poznate su kao veliki predjeli niske brzine smicanja (eng. Large low-shear-velocity provinces, LLSVP).

Iako su ih znanstvenici smatrali gotovo identičnima, novo istraživanje otkrilo je da je ta pretpostavka bila pogrešna. Afrički i pacifički LLSVP značajno se razlikuju po sastavu i podrijetlu, što dramatično mijenja način na koji razumijemo unutrašnjost Zemlje.

Što su zapravo LLSVP-ovi i zašto su važni?

Zemljina unutrašnjost nije jednolična. Seizmička istraživanja, koja koriste potrese kao prirodni alat za mapiranje dubokih slojeva, pokazala su da se na dubini od oko 2.900 kilometara nalaze dva golema područja u kojima seizmički valovi značajno usporavaju.

Ove strukture pokrivaju više od četvrtine granice između jezgre i plašta i protežu se do 900 kilometara u visinu. Iako su njihove dimenzije dobro poznate, njihov točan sastav i nastanak dugo su ostali nejasni.

Do sada se smatralo da su oba LLSVP-a sličnog podrijetla—ostaci drevnih geoloških procesa ili čak sudara koji je formirao Mjesec. No, novo istraživanje pokazalo je da su njihove razlike znatno veće nego što se mislilo.

Ključna razlika između afričkog i pacifičkog LLSVP-a

Najnoviji modeli pokazuju da:

• Afrički LLSVP je stariji i sastavljen od dobro izmiješanog materijala koji se kroz milijune godina stapao s ostatkom plašta.
• Pacifički LLSVP je mlađi i bogatiji svježim slojevima oceanske kore koje su potonule u plašt tijekom posljednjih 300 milijuna godina.
• Afrički LLSVP izdiže se više iznad jezgre, ali ima nižu gustoću od pacifičkog.

Ova otkrića pokazuju da duboka unutrašnjost Zemlje nije statična, već da se tijekom milijuna godina neprestano mijenja pod utjecajem tektonskih procesa.

Kako nastaju ove strukture?

Geolozi sada vjeruju da ključnu ulogu u oblikovanju LLSVP-ova ima subdukcija—proces u kojem se oceanska kora potapa u plašt ispod tektonskih ploča.

• Pacifički LLSVP neprestano dobiva novi materijal zahvaljujući subdukcijskim zonama oko Pacifičkog vatrenog prstena, gdje se oceanska kora spušta u dubinu.
• Afrička tektonska ploča kreće se mnogo sporije, što znači da se manje kore potapa u plašt ispod nje, a materijal se tijekom vremena bolje izmiješa.

Ovi procesi objašnjavaju zašto se pacifički LLSVP sastoji od novijih slojeva, dok je afrički LLSVP stabilniji i stariji.

Utjecaj na Zemlju i njezine procese

Iako se ove strukture nalaze tisućama kilometara ispod površine, njihova prisutnost ima značajan utjecaj na geološke i geofizičke procese na Zemlji.

Zemljino magnetno polje nastaje kretanjem rastaljenog metala u jezgri. Budući da LLSVP-ovi ometaju ravnomjeran prijenos topline između jezgre i plašta, oni mogu utjecati na dinamiku magnetskog polja i njegovu stabilnost kroz geološku povijest.

Neki znanstvenici vjeruju da LLSVP-ovi mogu doprinijeti nastanku supervulkanskih erupcija. Njihova prisutnost može stvarati zone u kojima se nakuplja magma, što u određenim uvjetima može dovesti do erupcija s globalnim posljedicama.

Otkriće ovih razlika pobija stariju hipotezu da su LLSVP-ovi ostaci drevnog sudara koji je formirao Mjesec. Umjesto toga, rezultati pokazuju da su ovi gigantski slojevi izravna posljedica tektonskih procesa koji oblikuju Zemlju kroz stotine milijuna godina.

Iako seizmička istraživanja pružaju ključne uvide, znanstvenici još uvijek ne mogu fizički uzeti uzorke ovih struktura. Umjesto toga, koriste napredne računalne modele koji simuliraju dinamiku plašta i promjene kroz vrijeme.

Ono što je sada jasno jest da unutrašnjost Zemlje nije stabilna i nepromjenjiva, već aktivan sustav koji se razvija kroz milijarde godina. Nova istraživanja mogla bi donijeti još veće preokrete u našem razumijevanju planeta i njegovih najdubljih slojeva.