Structurile misterioase din mantaua planetei ar putea fi motivul pentru care există viață pe Pământ

Structurile gigantice care se află la granița dintre nucleul Pământului și manta – cunoscute pentru faptul că încetinesc undele seismice care trec prin ele – ar putea fi cheia existenței vieții pe planetă, sau cel puțin a abundenței biologice pe care o vedem astăzi.

Dacă noua teorie prezentată de cercetători este corectă, aceasta ar oferi încă o dovadă a faptului că lumea pe care o considerăm de la sine înțeleasă este rezultatul unor evenimente care erau departe de a fi inevitabile și care ar putea fi, de fapt, extrem de rare în Univers.

Enigma de la baza lumii: motivul pentru care există viață pe Pământ

Cutremurele generează unde seismice care se propagă prin întreaga planetă, îndoindu-se, încetinind sau reflectându-se atunci când întâlnesc compoziții sau stări diferite ale materiei. Acesta este mecanismul prin care știm că Pământul are un nucleu interior solid și unul exterior lichid, după cum arată IFL Science.

Analiza extinsă a datelor seismice din diverse locații a atras atenția geologilor asupra a două regiuni de dimensiunea unor continente, situate la baza mantalei. Acestea sunt cunoscute sub denumirea tehnică de „provincii cu viteză mică de forfecare” (LLVP – Large Low-Shear-Velocity Provinces) și conțin în interiorul lor zone unde viteza undelor scade dramatic.

După decenii în care au reprezentat o enigmă aproape totală, în ultimii ani au fost propuse o serie de ipoteze despre cauzele acestor provincii, efectele lor asupra straturilor exterioare ale Pământului și diferențele dintre cele două structuri masive. Deși nu toate aceste teorii vor rezista testului timpului, cea mai recentă propunere ar putea fi și cea mai dramatică: fără aceste provincii, oamenii s-ar putea să nu fi existat astăzi pentru a le studia.

„Acestea nu sunt ciudățenii aleatorii. Sunt amprentele celei mai vechi istorii a Pământului. Dacă putem înțelege de ce există, putem înțelege cum s-a format planeta noastră și de ce a devenit locuibilă.”, a declarat autorul studiului, dr. Yoshinori Miyazaki de la Universitatea Rutgers.

Paradoxul oceanului de magmă

Motivul pentru care Miyazaki consideră că structurile LLVP sunt atât de importante rezidă în ceea ce experții numesc „paradoxul răcirii oceanului de magmă”. Imediat după impactul cataclismic care a creat Luna, Pământul era extrem de fierbinte. Această căldură intensă a transformat planeta într-un ocean global de magmă, care s-a răcit treptat.

Modelele teoretice ale acestui proces anticipează că mantaua ar fi trebuit să se diferențieze în straturi cu chimie și densitate diferite. Cu toate acestea – cu excepția acestor LLVP-uri – undele seismice nu arată o structură stratificată, ci indică o manta destul de omogenă, bine amestecată.

„Ceva lipsea”, a explicat Miyazaki. Geodinamicistul și colaboratorii săi au ajuns să suspecteze că piesa lipsă din puzzle era scurgerea de materiale din nucleu. Dacă granița dintre nucleu și manta nu este impenetrabilă, ci permite trecerea siliciului, tungstenului și magneziului în manta, concentrațiile de oxid de fier ar scădea în ceea ce altfel ar deveni un strat dens la baza mantalei.

Astfel, LLVP-urile ar reprezenta un amestec între rămășițele oceanului de magmă original și materialul scurs din nucleu – o compoziție mai bogată în fier decât restul mantalei, dar nu atât de bogată pe cât prevăd modelele care ignoră interacțiunea cu nucleul.

De la nucleu la atmosferă

Oricât de fascinant ar fi acest lucru pentru geofizicienii care studiază centrul Pământului, la prima vedere ideea nu pare să aibă o relevanță evidentă pentru noi, locuitorii de la suprafață. Totuși, Miyazaki și colegii săi sugerează o legătură vitală: aceste provincii creează puncte vulcanice fierbinți (hotspots), precum cele din Hawaii.

Ei susțin că chimia lavei din aceste locuri este mult mai consistentă cu modelul lor decât cu alte teorii alternative. Pe lângă crearea unor minuni ecologice (și a unor locații excelente pentru telescoape), aceste puncte fierbinți eliberează material din adâncurile mantalei direct în oceane și atmosferă, inclusiv substanțe chimice esențiale pentru viață.

„Pământul are apă, viață și o atmosferă relativ stabilă. Atmosfera lui Venus este de 100 de ori mai densă decât cea a Pământului și este compusă în principal din dioxid de carbon, iar Marte are o atmosferă foarte rarefiată. Nu înțelegem pe deplin de ce se întâmplă acest lucru. Dar ceea ce se întâmplă în interiorul unei planete – modul în care se răcește, modul în care evoluează straturile sale – ar putea fi o parte importantă a răspunsului.”, a spus Miyazaki.

În acest stadiu, traseul propus de autori – de la marginea nucleului până la o atmosferă stabilă și o chimie bogată la suprafață – este încă unul provizoriu. Mai multe etape necesită dovezi suplimentare sau explicații detaliate. Cu toate acestea, autorii susțin că lucrarea lor oferă direcții clare de studiu pentru a valida această ipoteză.

„Această lucrare este un exemplu excelent al modului în care combinarea științei planetare, geodinamicii și fizicii minerale ne poate ajuta să rezolvăm unele dintre cele mai vechi mistere ale Pământului. Ideea că mantaua profundă ar putea păstra încă memoria chimică a interacțiunilor timpurii dintre nucleu și manta deschide noi căi de înțelegere a evoluției unice a Pământului.”, a declarat primul autor al studiului, dr. Jie Deng de la Universitatea Princeton.

„Chiar și cu foarte puține indicii, începem să construim o poveste care are sens. Acest studiu ne oferă puțin mai multă certitudine cu privire la modul în care a evoluat Pământul și de ce este atât de special.”, a concluzionat Miyazaki.

Studiul este publicat în Nature Geoscience.