CP v2

Tag: Žemės mantija

  • 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.

  • Mįslingi juodieji deimantai: nauja versija sieja jų kilmę su senoviniu kosminiu smūgiu

    Mįslingi juodieji deimantai: nauja versija sieja jų kilmę su senoviniu kosminiu smūgiu

    Porėti juodieji deimantai, vadinami karbonadais, jau dešimtmečius glumina geologus: jie randami daugiausia Brazilijoje ir Centrinėje Afrikoje, tačiau iki šiol nėra aiškiai nustatyta, kokioje uolienoje jie susiformavo. Skirtingai nei skaidrūs papuošalams šlifuojami deimantai, karbonadas yra tarsi sulipusi daugybės smulkių kristalų masė, persmelkta ertmių ir mineralų priemaišų.

    Naujas tyrimas siūlo scenarijų, pagal kurį karbonadų istoriją galėjo „pajudinti“ senovinis kosminis smūgis, bet patys deimantai, tikėtina, nebuvo tiesiogiai „iškepti“ smūgio metu. Mokslininkai kelia hipotezę, kad susidūrimas galėjo paskatinti labai greitą paviršiuje buvusios anglingos medžiagos grimzdimą į Žemės gelmes, kur mantijoje, esant milžiniškam slėgiui, dalis anglies virsta deimantu.

    Kas išdavė karbonadų paviršių

    Tyrėjai analizavo karbonadus iš Brazilijos Tombador geologinių sluoksnių ir ieškojo požymių, kurie leistų spręsti apie jų kilmę. Viena seniai aptarinėta mįslė buvo stikliškai blizgantis akmenų paviršius, primenantis lydytą meteorito plutą, todėl anksčiau svarstyta, kad jis galėjo susidaryti smūgio metu.

    Vis dėlto mikroskopiniai tyrimai nerodė struktūrų, būdingų smūginiam „šokui“ deimanto gardelėje: kristalai tęsėsi per paviršių be akivaizdžių sukrėtimo pėdsakų. Be to, dalyje mėginių aptiktas plonas anatazo sluoksnis, o lygus blizgus paviršius dengė ir šį mineralą, ir atviras deimanto vietas, kas leidžia manyti, kad paviršiaus „poliravimas“ įvyko vėliau.

    „Stikliškas paviršius turėjo susidaryti po šio mineralo nusėdimo“, – sakė tyrimo bendraautoris Attila Demény.

    Tokį nuoseklumą mokslininkai aiškina skysčių poveikiu: vėlesniais etapais skysčiai galėjo nežymiai tirpdyti ir deimantą, ir dangą, suvienodindami paviršių bei suteikdami jam blizgesį. Tai reikštų, kad išorinis „stiklas“ ne tiek pasakoja apie susidarymą, kiek apie vėlyvesnę karbonado kelionės dalį.

    Anglis iš gyvybės pėdsakų?

    Svarbi tyrimo dalis buvo anglies izotopų santykio matavimai, kurie padeda atskirti galimus anglies šaltinius. Daugelyje tirtų karbonadų izotopinis „parašas“ labiau priminė anglį, būdingą senovinei organinei medžiagai, o viename grūde matytas tarpinis signalas, galintis rodyti mišrią kilmę.

    Kad paviršiaus nuosėdos pasiektų deimantų formavimuisi reikalingas sąlygas, jos turėtų nusileisti į mantiją, o tai realiausia per subdukciją, kai plokštės ir su jomis susijusi medžiaga grimzta gilyn. Tyrėjai pabrėžia greičio svarbą: jei procesas būtų per lėtas, poros ir ertmės turėtų „užsitraukti“, tačiau karbonaduose jų išlikę itin daug.

    „Vienintelis kelias yra subdukcija, ir ji turėjo būti labai greita, kitaip deimantuose esančios poros būtų išnykusios“, – sakė Attila Demény.

    Kelionė į mantiją ir atgal

    Pagal siūlomą modelį, smūgis jaunai Žemei galėjo sukelti geodinaminį „stumtelėjimą“, padėjusį organinėmis medžiagomis praturtintiems sluoksniams greitai patekti į gelmes. Mantijoje anglis galėjo kristalizuotis į deimantą, o vėliau magmos judėjimas ir tektoniniai procesai iškėlė fragmentus arčiau paviršiaus, kur jie buvo ardomi, pernešami ir galiausiai nusėdo nuogulose.

    Vėliau į poras galėjo patekti kiti mineralai, o skysčių cirkuliacija galėjo pakeisti akmenų išorę ir suteikti jai būdingą blizgesį. Mokslininkų teigimu, toks scenarijus vienu metu paaiškintų kelis keistus bruožus: porėtumą, trupintą struktūrą, mineralų „lopus“ ir izotopinius anglies signalus.

    Vis dėlto autoriai akcentuoja, kad tai tebėra hipotezė: kol kas neįvardytas konkretus smūgis, kurį būtų galima tvirtai susieti su karbonadų atsiradimu, taip pat dar nerasta tokios mineralinės inkliuzijos, kuri neabejotinai parodytų, jog plutos medžiaga pateko į mantiją iki deimantų susiformavimo. Aiškiau nustatyta tik tai, kad anatazo danga atsirado anksčiau nei stikliškas paviršius, o pastarasis greičiausiai susiformavo vėlyvame etape dėl skysčių poveikio.

  • 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.

  • Kas vyksta po Havajais: mokslininkai rado, kad Žemės mantijos „karštasis taškas“ kaista

    Kas vyksta po Havajais: mokslininkai rado, kad Žemės mantijos „karštasis taškas“ kaista

    Mokslininkai pastebi netikėtą reiškinį po Havajų salynu: giliai Žemės mantijoje esantis karštos medžiagos srautas per pastaruosius dešimtis milijonų metų, panašu, tapo karštesnis. Nauja analizė rodo, kad per maždaug 47 milijonus metų šio mantijos pluošto temperatūra galėjo padidėti iki maždaug 250 laipsnių Celsijaus.

    Šis rezultatas kelia klausimų dėl ilgai vyravusios prielaidos, kad Havajų „hotspotas“ laikui bėgant turėjo silpti. Havajai laikomi klasikiniu pavyzdžiu, kaip virš beveik stacionaraus šilumos šaltinio formuojasi vulkanų grandinė, kai Ramiojo vandenyno plokštė juda į šiaurės vakarus.

    Kaip susidarė Havajų vulkanų grandinė

    Per milijonus metų taip susiformavo apie 3 500 kilometrų ilgio grandinė, apimanti dešimtis vulkanų nuo seniausių povandeninių kalnų iki dabartinių Havajų salų. Tokią seką paprastai aiškina mantijos pluoštas, kuris iš didelių gylių atneša karštą medžiagą, maitinančią magmos susidarymą.

    Nauji duomenys rodo priešingą kryptį: vietoje laipsniško vėsimo fiksuojamas kaitimas. Tai svarbu ne tik Havajams, bet ir bendrai tam, kaip mokslas supranta vulkaninių salų kilmę ir procesus Žemės gelmėse.

    Ką parodė uolienų ir dugno žemėlapių analizė

    Tyrėjai analizavo olivino turinčių bazaltų mėginius iš 16 Havajų vulkanų. Šių uolienų cheminė sudėtis padeda atkurti, kokiomis sąlygomis ir kokioje temperatūroje giliai mantijoje formavosi pirminė magma.

    Tuomet geocheminiai duomenys buvo sugretinti su naujesniais vandenyno dugno žemėlapiais, leidusiais tiksliau įvertinti atskirų vulkanų apimtį. Tam buvo pritaikytas geotermometras, kuris padeda apskaičiuoti magmos formavimosi temperatūrą pagal uolienų sudėtį.

    Kodėl kai kurie ugnikalniai milžiniški

    Didžiausia staigmena buvo ryšys tarp mantijos medžiagos temperatūros ir susiformuojančių vulkanų dydžio. Komanda tikrino kelias galimas priežastis, kodėl vieni Havajų vulkanai išliejo milžiniškus lavos kiekius, o kiti liko santykinai nedideli.

    Buvo vertinami litosferos storio pokyčiai, magmos šaltinio cheminė sudėtis, Ramiojo vandenyno plokštės judėjimo greičio kaita ir paties mantijos pluošto temperatūra. Tyrimo išvada tokia, kad stebimą skirtumą geriausiai paaiškina būtent temperatūros pokyčiai, o ne kiti veiksniai.

    „Duomenys rodo, kad Havajų mantijos pluoštas ne silpo, o tapo karštesnis, ir tai tiesiogiai susiję su vulkanų mastu“, – teigiama tyrimo išvadų interpretacijoje.

    Analizė taip pat rodo, kad kaitimas vyko ne tolygiai: per pastaruosius 47 milijonus metų fiksuojamos dvi aiškesnės šilimo bangos. Pirmoji siejama su laikotarpiu prieš maždaug 14–20 milijonų metų, o antroji, prasidėjusi maždaug prieš 6 milijonus metų, siejama su šiandieninių Havajų salų ir aktyvių vulkanų, tokių kaip Kīlauea ir Mauna Loa, formavimusi.

    Mokslininkų vertinimu, tai leidžia įtarti, kad prie Žemės branduolio ir mantijos ribos vyksta procesai, kurių poveikis paviršiui gali būti didesnis, nei manyta anksčiau. Tokie rezultatai gali keisti tai, kaip aiškinama mantijos dinamika ir ilgalaikė vulkaninių „hotspotų“ evoliucija.