iPon Hírek

Újonnan felfedezett anyagáramlás igazolhatja a Föld eredetét

Dátum | 2013. 07. 25.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Széles körben elfogadott az a teória, miszerint a Föld igencsak viharos körülmények között keletkezett. Nagyjából 4,5 milliárd évvel ezelőtt egy gázból és porból álló korong vette körül a Napot, amelyben az anyag idővel sűrűbb csomókba, majd kisebb égitestekké, aszteroidákká állt össze. Ezek a kisbolygók aztán egymásnak ütközve egyre nagyobb objektumokba tömörültek, és közülük a legnagyobbak alkotják ma a Naprendszer nyolc bolygóját. Számtalan szimuláció és geológiai megfigyelés támasztja alá ezt az elméletet, egy dolog azonban mindeddig rejtélyt jelentett: ha a Föld aszteroidák ütközései révén jött létre, összetételének hasonlítania kellene a kisbolygókról leszakadó kisebb-nagyobb testek, az úgynevezett meteoroidok kompozíciójára. A problémát az okozza, hogy bolygónk köpenyéből – a kéreg és a mag közötti rétegből – tetemes mennyiségű ólom „hiányzik”, amely a felszínbe csapódó meteoritokban viszont egyértelműen megtalálható. A Föld jelentős része olyan kőzetekből áll, amelyekben az urán−ólom-arány magas, holott a jelenleg elfogadott bolygóképződési elméletek értelmében a köpenyben nagy mennyiségben kellene jelen lennie olyan ősi kőzeteknek is, amelyekben alacsony ez az arány, hiszen az urán ólommá bomlik. Ilyen készletekre azonban mindeddig nem sikerült ráakadni. Az MIT földtani részlegének kutatói nemrégiben azonban rábukkantak valamire, ami magyarázattal szolgálhat a rejtélyre: egy eddig nem ismert rejtett anyagáramlást mutattak ki a köpenyben. A feltevések szerint a köpenymélyi „ólomraktárak” rendkívül sűrű, magas ólomtartalmú kőzetek formájában léteznek, és döntően a szigetívek alatt, a tektonikus lemezek határterületein csoportosulnak. Amikor két kőzetlemez egymásnak ütközik, egyikük alábukik a másiknak, közben jelentős mennyiségű kéregbeli anyagot juttatva a köpenybe. Ezzel egy időben a köpeny is anyagot ad át a kéregnek: az olvadt anyag vulkánkitörések révén kerül a felszínre.

Az MIT kutatóinak megfigyelései és számításai szerint a felszín felé emelkedő, ólomban gazdag magma jelentős része (akár 70 százaléka is) sűrű kőzetté szilárdulhat, és „visszahullik” a köpenybe, ahol aztán hosszú ideig érintetlen marad. Ezt az „ólomáramlást” is számításba véve a Föld összetétele már sokkal inkább hasonlít a meteoritokban mérhető arányokra. Az anyagáramlás és annak összetételének tudatában már pontosabb képet tudunk alkotni arról, hogy mennyi ilyen kőzet hullik vissza a kéreg alsó széléről a köpenybe, mondja Oliver Jagoutz, a kutatás vezetője. Úgy tűnik, hogy igencsak jelentős mennyiségekről van szó, amelyek tanulmányozása sokat elárulhat a Föld fejlődéséről. A köpenybe lejutó anyag összetételének megállapítása azonban nem egyszerű feladat. Jagoutz becslései szerint a kőzetek megszilárdulása 40−50 kilométeres mélységben történik, ahonnan a jelenlegi metódusokkal lehetetlen mintát felhozni. Akad azonban egy hely, ahol a „mintavételről” maga a Föld gondoskodott a kutatók számára: a Pakisztán északi részén található Kohisztán tartományban ugyanis a mai napig megtalálhatók egy ősi szigetív maradványai, amely az indiai és az ázsiai kőzetlemez ütközése során semmisült meg. Negyvenmillió évvel ezelőtt az indiai lemezzel való ütközés során a szigetív megcsavarodott, így felszínre került a kéreg és a köpeny találkozásának egy része is, keresztmetszetében mutatva meg ezt az érdekes átmeneti zónát. Jelenlegi ismereteink szerint ez az egyetlen hely a Földön, ahol a két réteg találkozása ilyenformán tanulmányozható.

2000 és 2007 között Jagoutz több ízben ellátogatott a területre, és kőzetmintákat szedett össze az egykori köpeny és a kéreg különböző pontjairól. Később laboratóriumban analizálta a minták sűrűségét és összetételét. Ennek során felfedezte, hogy egyes kőzetrészek szokatlan vonásokat mutatnak: jóval sűrűbbek, mint a köpeny anyaga általában. Az ilyen darabok idővel mélyre süllyednek az őket körülvevő kevésbé sűrű környezetben, rejtett készletekben gyűlve össze. A sűrűbb minták összetételének elemzése során az is kiderült, hogy azok jóval több ólmot tartalmaznak, mint uránt, vagyis pontosan megfelelnek azoknak az elvárásoknak, amelyeket a hiányzónak hitt anyaggal kapcsolatban megfogalmaztak a kutatók. Jagoutz a terepen végzett mérések alapján kiszámította, hogy körülbelül milyen mennyiségű ólomban gazdag kőzet raktározódhat a köpenyben. A tíz leggyakoribb elem jelenlétének vizsgálata alapján a feltörő magma közel hetven százaléka sosem jut el a felszínre, mivel ólomtartalma miatt visszakerül a mélybe. A világ más szigetíveit is számításba véve, a Föld ólomban gazdag, lesüllyedő kőzetei megfelelnek annak a mennyiségnek, amennyivel együtt bolygónk összetétele már megfelel a meteoritokénak, ami alátámasztja azt a feltevést, hogy a Föld aszteroidák ütközéseiből keletkezett. Bruce Buffett, a Berkeley kutatója úgy véli, hogy bár a tanulmány nagyon érdekes, és meggyőző, akadnak más magyarázatok is a szakértők által megfigyeltekre. A Kohisztán területén kimutatott anyagok például az óceáni kőzetlemez alábukása során is bekerülhettek a köpenybe, és egyéb lehetőségek is akadnak a köpeny alsóbb rétegeiben található és szeizmológiai módszerekkel kimutatható bonyolult formációk keletkezésének megmagyarázására. Jagoutz ötletét az teszi különösen érdekessé, hogy helytállósága ténylegesen tesztelhető, így a további kohisztáni vizsgálódások idővel igazolhatják vagy cáfolhatják azt, teszi hozzá Buffett.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!