CP v2

Tag: Nature Geoscience

  • Giliai Žemės mantijoje aptikti geležies mineralai gali saugoti „pirminį“ planetos vandenį

    Mokslininkai praneša atradę naujus geležies mineralus, kurie, kaip manoma, galėtų kaupti vandenį pačiose giliausiose Žemės mantijos dalyse – arti branduolio ribos.

    Tyrimo autoriai teigia, kad šie mineralai gali būti svarbi „trūkstama grandis“ aiškinantis, kaip vanduo patenka į mantiją, joje išlieka ir vėliau gali būti pernešamas į aukštesnius sluoksnius.

    Mineralai priskiriami geležies oksihidroksidams. Jie buvo išgauti laboratorijoje, mineralų mėginius suspaudžiant tarp dviejų deimantinių „priekalų“ ir kaitinant lazeriu, taip atkuriant ekstremalias sąlygas, kurios būdingos Žemės gelmėms.

    Įdomiausia tai, kad, kaip nurodoma, šios medžiagos gali būti stabilios esant milžiniškam slėgiui ir temperatūrai ties branduolio ir mantijos riba bei talpinti reikšmingą vandens kiekį pagal masę.

    Kaip vanduo gali „slėptis“ Žemės gelmėse

    Žemės mantijoje esantis vanduo laikomas svarbiu veiksniu, lemiančiu, kaip juda ir „maišosi“ karštos uolienos. Vanduo gali keisti lydalo savybes – daro jį „plastiškesnį“, o tai siejama ir su procesais, leidžiančiais judėti tektoninėms plokštėms.

    Tačiau iki šiol išliko daug neatsakytų klausimų: kiek vandens mantijoje yra, kaip jis ten patenka ir kokiais „nešėjais“ gali būti užrakinamas dideliame gylyje.

    Viena iš idėjų – vanduo į mantiją patenka per subdukciją, kai viena tektoninė plokštė panyra po kita ir kartu „nuneša“ vandenį iš paviršiaus gilyn. Kita hipotezė kalba apie vadinamąjį pirminį vandenį, likusį nuo pat Žemės formavimosi ir išsilaikiusį giliuosiuose sluoksniuose.

    15 proc. vandens pagal masę ir užuomina apie vandenynų kilmę

    Pasak su tyrimu nesusijusio Kolorado Boulderio universiteto mineralogo Steve’o Jacobseno, naujai aptikti mineralai galėtų talpinti iki 15 proc. vandens pagal masę. Jo vertinimu, tokios savybės reiškia, kad net nedidelis tokios medžiagos kiekis teoriškai galėtų sukaupti daug vandens.

    Šis atradimas, anot mokslininkų, įdomus tuo, kad vienu metu dera su abiem minėtomis vandens kilmės mantijoje idėjomis: mineralai yra pakankamai tankūs, kad galėtų nusėsti giliai, ir kartu, tikėtina, būtų galėję išlikti nuo ankstyvosios Žemės raidos etapų.

    Manoma, kad mantijos konvekcija – didelio masto medžiagos judėjimas – galėtų atnešti šiuos mineralus arčiau paviršiaus vadinamosiose mantijos plūmose. Tokiu atveju jie lydytųsi ir išlaisvintų vandenį, prisidėdami prie gilesnio vandens ciklo ir galbūt susijusių vulkaninių „karštųjų taškų“.

    Ką dar gali paaiškinti šis atradimas

    Tyrėjai pabrėžia: pats faktas, kad tokie mineralai egzistuoja, dar neįrodo, jog jie realiai „perveža“ vandenį per mantiją. Vis dėlto, jų teigimu, tai suteikia pirmą aiškesnį mechanizmo „kandidatą“, galintį paaiškinti, kur ir kaip vanduo gali būti saugomas itin giliuose Žemės sluoksniuose.

    Be to, S. Jacobsenas atkreipė dėmesį, kad šie mineralai galėtų būti susiję ir su paslaptingais itin tankiais regionais giliai Žemėje, kurie geofizikoje žinomi kaip ypač mažo seisminių bangų greičio zonos ties branduolio ir mantijos riba.

    Tyrimas paskelbtas 2026 metų rugsėjį žurnale „Nature Geoscience“. Autoriai pažymi, kad išvados gali būti svarbios ne tik aiškinantis Žemės gelmių vandens ciklą, bet ir geriau suprantant kitų uolinių planetų bei egzoplanetų formavimosi scenarijus.

  • Mįslė Didžiajame kanjone: uolos atskleidė, kad prieš 1,25 mlrd. metų para truko tik 19 valandų

    Mįslė Didžiajame kanjone: uolos atskleidė, kad prieš 1,25 mlrd. metų para truko tik 19 valandų

    Didžiojo kanjono uolienose mokslininkai aptiko itin seną geologinį įrašą, leidžiantį atkurti, kaip prieš maždaug 1,25 milijardo metų kito Žemės sukimasis ir Mėnulio įtaka klimatui. Tyrimas rodo, kad tuo metu para galėjo trukti apie 19 valandų, o šį skaičių padėjo išvesti pasikartojantys nuogulų sluoksniai.

    Kalbama apie Hakatai skalūnų sluoksnius, susiformavusius senovinės Laurencijos žemyne, kai prie vidaus jūros plytėję dumblėti seklumai periodiškai džiūdavo. Tokia aplinka, panaši į šiandienines druskingas lygumas ar išdžiūstančius ežerų duburius, paliko ritmingai besikartojančių karbonatingų ir dumblingų sluoksnių sekas.

    Šios sekos, kaip teigiama, atspindi vadinamuosius Milankovičiaus ciklus, kai dėl Žemės orbitos formos, ašies posvyrio ir precesijos kinta Saulės spinduliuotės pasiskirstymas. Ilguose laiko tarpuose prie šių ciklų prisideda ir tai, kad Mėnulis pamažu tolsta nuo Žemės, keisdamas potvynių sukeltą sukimosi lėtėjimą.

    Tyrėjai pabrėžia, kad vien astronominių modelių atsukti atgal daugiau nei milijardą metų neužtenka, nes Žemės orbitos dinamika tokiuose horizontuose tampa chaotiška. Dėl to itin vertingi tampa geologiniai duomenys, kurie išsaugo klimato ritmus ir padeda „pririšti“ skaičiavimus prie realių Žemės istorijos ženklų.

    Analizuodami Hakatai skalūnų spalvotus ir keliuose masteliuose pasikartojančius raštus, mokslininkai juos palygino skirtingose kanjono vietose. Panašūs sluoksniavimosi motyvai aptikti daugiau nei 60 kilometrų atstumu, todėl daroma išvada, kad tai greičiau regioninio ar net platesnio masto klimato signalas, o ne vietinės nuogulų kaupimosi sąlygos.

    Pasak darbo autorių, vienas iš signalų, siejamų su Žemės ašies posvyrio kaita, pasirodė esantis tarsi „padalytas“ į dvi dalis. Tai gali reikšti, kad per labai seną laikotarpį keitėsi arba klimato sistemos reakcija į orbitinę prievartą, arba pačios Saulės sistemos dinamikos detalės.

    Įvertinę šį netipinį signalą, tyrėjai apskaičiavo precesijos periodo trukmę apie 15 730 metų. Iš šio rezultato buvo gautas ir Mėnulio atstumo įvertis, o kartu išplaukė išvada apie trumpesnę parą – maždaug 19 valandų.

    Gauti skaičiavimai, kaip nurodoma publikacijoje, dera su kitais Žemės ir Mėnulio sistemos raidos modeliais, taikomais panašiam laikotarpiui. Taip pat nepastebėta požymių hipotezei, kad Mezoproterozojuje paros ilgėjimas galėjo būti laikinai „sustojęs“ ties maždaug 19,5–21 valanda.

    Mokslininkai pabrėžia, kad tokie sluoksniai yra daugiau nei senovinio kraštovaizdžio nuotrauka: jie gali fiksuoti ir dangaus mechanikos „ritmą“, kuris veikė klimatą. Didžiojo kanjono atodangos šiuo požiūriu tampa reta galimybe vienoje vietoje perskaityti itin gilios praeities Žemės ir Mėnulio istoriją.

  • Mokslininkai įtaria: giliai po Žeme gali slypėti milžiniškos vandens atsargos – net 2 900 km

    Mokslininkai įtaria: giliai po Žeme gali slypėti milžiniškos vandens atsargos – net 2 900 km

    Vanduo gali būti paslėptas mineraluose

    Mokslininkai vis rimčiau svarsto, kad Žemės gelmėse gali būti sukaupta didžiulė vandens „atsarga“ – ne kaip skystas vanduo, o kaip vandenilis ir hidroksilo grupės, įstrigusios mineralų struktūroje. Naujausi eksperimentai rodo, kad toks vanduo galėtų slypėti net prie mantijos ir išorinio branduolio ribos.

    Tai reikštų, kad Žemės vandens apytaka gali būti gerokai gilesnė, nei ilgą laiką manyta. Tokios įžvalgos svarbios aiškinantis ne tik planetos istoriją, bet ir procesus, kurie lemia plokščių tektoniką bei ilgalaikį klimato stabilumą.

    Kur ieškoma šių atsargų?

    Apatinė mantija driekiasi maždaug nuo 660 iki 2 900 kilometrų gylio, ir tradiciškai laikyta gana „sausa“, nes joje vyrauja mineralai, kurie neva sunkiai kaupia vandenį. Tačiau geofizikiniai matavimai prie mantijos ir branduolio ribos fiksuoja vadinamąsias itin mažo greičio zonas, kurios iki šiol kelia daug klausimų.

    Nauji tyrimai siūlo hipotezę, kad dalis šių keistų struktūrų gali būti susijusios su vandeningais, itin tankiais junginiais. Jei taip, vanduo gelmėse būtų „užrakintas“ ne ertmėse, o kristalinėje medžiagų sandaroje.

    Kokius junginius pavyko sukurti laboratorijoje?

    Tyrėjai, naudodami lazeriu kaitinamas deimantines spaustuves, atkūrė milžinišką slėgį ir temperatūrą, būdingus giliausiai mantijai. Tokiuose bandymuose identifikuotos dvi anksčiau neaprašytos geležies okshidroksidų fazės, galinčios „surišti“ vandenį net ekstremaliomis sąlygomis.

    Ypač reikšminga tai, kad šie junginiai susiformavo net tada, kai pradinių medžiagų vandens kiekis buvo menkas, mažesnis nei 0,1 proc. Tai sustiprina idėją, kad net labai mažos vandenilio priemaišos gali stabilizuoti vandeningus junginius giliai Žemėje.

    „Skystas vanduo yra esminė Žemės tinkamumo gyvybei sąlyga“, – komentare apie tyrimą teigė geomokslininkas Alfredas Wilsonas.

    Ką tai keistų mūsų supratime?

    Jei tokie mineralai iš tiesų egzistuoja Žemės viduje, jie galėjo susiformuoti ankstyvojoje planetos istorijoje, kai vėso ir kristalizavosi vadinamasis bazinis magmos vandenynas. Kadangi šios fazės yra tankesnės už aplinkines uolienas, jos galėjo grimzti žemyn ir kauptis ties mantijos ir branduolio riba.

    Vanduo šiuose junginiuose nebūtinai liktų amžinai „paslėptas“. Mantijos cirkuliacijai keliant medžiagą aukštyn, slėgis mažėtų, mineralai galėtų destabilizuotis, o vanduo persiskirstytų į kitas mantijos fazes ir dalimi atvejų grįžtų į paviršių per mantijos pliumus bei vulkanizmą.

    „Akivaizdu, kad net labai maži vandenilio kiekiai pakankami stabilizuoti šiuos stipriai hidratuotus geležies junginius“, – sakė mineralų fizikas ir kristalografas Leonidas Dubrovinsky.

    Vis dėlto patys autoriai pabrėžia, kad laboratoriniai rezultatai dar nėra tiesioginis įrodymas, jog šios fazės tikrai paplitusios Žemės gelmėse. Kitas žingsnis būtų tiksliau įvertinti, kiek vandens jos gali sukaupti, kaip elgiasi branduolio ir mantijos sandūroje ir per kiek laiko toks vanduo realiai gali sugrįžti į viršutinius sluoksnius.

    Tyrimas publikuotas žurnale „Nature Geoscience“, o jo išvados papildo vis gausėjantį darbų lauką, siekiantį paaiškinti, kaip Žemė gavo vandenį ir kodėl jį išlaikė milijardus metų.

  • Atlanto „šilumos vožtuvas“ gali užsiverti: mokslininkai įspėja dėl staigių klimato pokyčių

    Atlanto „šilumos vožtuvas“ gali užsiverti: mokslininkai įspėja dėl staigių klimato pokyčių

    Mokslininkai vis dažniau įspėja, kad Atlanto vandenyne veikianti didžioji srovių sistema AMOC silpnėja, o tai gali turėti reikšmingų pasekmių pasaulio klimatui. Ši cirkuliacija perneša šilumą ir maistines medžiagas, todėl jos pokyčiai atsiliepia ir orams, ir ekosistemoms.

    AMOC dažnai apibūdinama kaip milžiniškas konvejeris, kuris šiltesnį vandenį iš tropikų kelia į Šiaurės Atlantą, o atvėsusį vandenį gramzdina gilyn. Dėl to šiluma pasiskirsto tolygiau, o kai kuriuose regionuose palaikomos stabilesnės temperatūros ir kritulių režimai.

    Naujausi tyrimai siūlo kitą, dar aiškesnį vaizdinį: AMOC gali veikti kaip vandenyno šilumos vožtuvas, reguliuojantis, kiek šilumos vandenynas atiduoda atmosferai ir kiek jos „užrakina“ savyje. Kai cirkuliacija stipri, Šiaurės Atlantas efektyviai išleidžia šilumą į atmosferą, o planeta lengviau netenka energijos į kosmosą.

    Kai AMOC silpnėja, giluminė konvekcija Šiaurės Atlante gali prislopti, todėl vandenynas mažiau atvėsta ir ima kaupti daugiau šilumos savo gelmėse. Tokiu atveju, pasak tyrėjų, bendra Žemės energijos pusiausvyra gali krypti taip, kad šiltėjimas būtų ne slopinamas, o stiprinamas, nes šiluma nebeišleidžiama taip efektyviai.

    Toks „vožtuvo“ mechanizmas padeda paaiškinti ir seniai žinomą neatitikimą ledo gręžinių įrašuose: Grenlandijos klimato pokyčiai praeityje kartais būdavo labai staigūs, o Antarktidoje fiksuoti pokyčiai vykdavo lėčiau. Tyrėjai aiškina, kad šie skirtumai gali atspindėti greitą šilumos praradimo pokytį Šiaurės Atlante ir lėtesnį bendro vandenyno šilumos atsargų persitvarkymą.

    „AMOC veikia kaip vandenyno šilumos vožtuvas, per Žemės spinduliuotės pusiausvyrą reguliuojantis planetos temperatūrą“, – teigiama ekspertiniame šio darbo vertinime.

    Vis dėlto mokslininkai pabrėžia ribas: ledynmečių laikų klimato sąlygos smarkiai skyrėsi nuo dabartinių, o svarbią grįžtamųjų ryšių dalį tuomet sudarė platus jūros ledo paplitimas. Jei ateityje Šiaurės Atlantas bus gerokai mažiau apledėjęs, kai kurie senovinį „svyravimų“ režimą palaikę mechanizmai gali nebeveikti taip pat.

    Nepaisant to, išvada išlieka praktiškai svarbi: AMOC pokyčiai gali lemti ne tik tai, kur nukeliauja šiluma, bet ir tai, kiek jos visa klimato sistema sukaupia. Dėl to mokslininkai ragina intensyvinti stebėjimus ir modeliavimą, siekiant aiškiau atsakyti, ar ateities AMOC gali turėti kelias stabilias būsenas, o silpnėjimas tam tikru momentu taptų sunkiai grįžtamas.