CP v2

Tag: Vandens ciklas

  • 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.

  • Mokslininkai pirmą kartą sužymėjo nematomas dangaus upes: jos lemia Pietų Amerikos lietų

    Mokslininkai pirmą kartą sužymėjo nematomas dangaus upes: jos lemia Pietų Amerikos lietų

    Mokslininkai paskelbė išsamų vadinamųjų dangaus upių žemėlapį ir parodė, kaip šios nuolatinės drėgmės „magistralės“ atmosferoje maitina ištisus Pietų Amerikos regionus. Skirtingai nei plačiau žinomos atmosferinės upės, kurios dažniausiai būna trumpalaikės ir epizodinės, dangaus upės apibūdina pastovesnius drėgmės pernašos kelius.

    Tyrime pabrėžiama, kad drėgmė į žemyną keliauja ne tik nuo vandenyno: reikšminga dalis „perdirbama“ pačiame žemyne. Vanduo išgaruoja nuo dirvos ir vandens telkinių, o augalija jį grąžina į orą per transpiraciją, todėl miškai tampa ne tik anglies, bet ir kritulių sistemos dalimi.

    Analizuodami stebėjimų duomenis ir modeliavimą, autoriai išskyrė svarbiausius „priešvėjinius“ baseinus, iš kurių dangaus upės pasipildo drėgme, ir nustatė lūžio taškus. Tai ribos, už kurių į konkrečią teritoriją atkeliaujančios drėgmės indėlis staigiai mažėja, todėl regionai tampa jautresni sausroms.

    Tyrėjai taip pat suskirstė dangaus upes į kelis tipus pagal jų „nutekėjimo“ logiką virš žemyno: nuo įėjimo zonų, kur drėgmė įžengia iš vandenyno, iki tolimų pavėjinių sričių. Pastarosiose drėgmės paprastai mažiausia, todėl jose dažniau susidaro vandens trūkumo rizika, ypač sparčiai augant miestams.

    Vienas svarbiausių akcentų – šių sistemų kintamumas: vėjų kryptys ir stiprumas gali greitai pakeisti drėgmės srautų trajektorijas, o tai apsunkina tiek prognozes, tiek vandens planavimą. Dėl to dangaus upių „valdymas“ nėra vien hidrologijos klausimas – jis susijęs ir su žemėnauda, miškininkyste bei tarpregioniniu bendradarbiavimu.

    Tyrime pabrėžiama, kad miškų apsauga ir atkūrimas priešvėjinėse srityse gali turėti apčiuopiamą poveikį krituliams ir nuotėkiui žemiau srovės. Mokslinėje literatūroje nurodoma, kad intensyvus miškų naikinimas kai kuriose Amazonijos baseino dalyse siejamas su pastebimais metinių kritulių ir upių nuotėkio sumažėjimais, o poveikio amplitudė gali siekti nuo kelių iki kelių dešimčių proc., priklausomai nuo vietovės ir scenarijaus.

    Platesniame kontekste tai sutampa su bendromis klimato tendencijomis: šylantis klimatas didina garavimą ir gali keisti kritulių pasiskirstymą, todėl vandens saugumas vis dažniau tampa strateginiu klausimu. Dangaus upių žemėlapiai ir kriterijai, kuriuos siūlo autoriai, gali tapti papildomu įrankiu planuojant tiek ekosistemų apsaugą, tiek žemės ūkio ir miestų vandens poreikius.

    Mokslininkai pažymi, kad efektyviam sprendimų priėmimui prireiks institucijų bendradarbiavimo, nes drėgmės šaltiniai ir poveikio zonos peržengia administracines ribas. Kitaip tariant, kritulius „gaminančios“ teritorijos ne visada sutampa su tomis, kuriose tas vanduo vėliau tampa gyvybiškai svarbus.

    Tyrimas publikuotas žurnale „Nature Communications“ ir siūlo matematinį pagrindą analogiškai analizei kitose pasaulio dalyse. Autorių teigimu, dangaus upių įtraukimas į vandens valdymo sistemas gali padėti tiksliau įvertinti rizikas ir mažinti vandens trūkumo pasekmes ateityje.