Geolodzy z Uniwersytetu Kopenhaskiego podzielili się na łamach Nature wynikami analizy stosunków izotopowych tytanu – pierwiastka znajdującego się w skałach bazaltowych różnego wieku. Dzięki tym danym odkryli, jak ewoluował płaszcz Ziemi i co się dzieje z nim w obecnych czasach.
Czytaj też: Kontynenty są na kursie kolizyjnym. Geofizyk informuje, jak zmieni się Ziemia
Zacznijmy jednak od początku, aby zrozumieć dokładnie, o czym mowa. Badania uczonych z Danii są dość złożone, ale dowodzą bardzo ciekawym zjawiskom zachodzącym we wnętrzu Ziemi. Jak doskonale wiemy, nasza planeta jest zbudowana z kilku warstw – skorupy ziemskiej, płaszcza, jądra zewnętrznego i wewnętrznego. Tak naprawdę każda z nich jest tajemnicza na swój sposób.
Płaszcz ziemski zbudowany jest w dwóch części – górnej (bliżej powierzchni) i dolnej. Granica pomiędzy nimi występuje około na głębokości 660 kilometrów, ale nie jest ona stała. Natomiast płaszcz dolny przechodzi w jądro mniej więcej 2900 kilometrów pod powierzchnią planety.
W płaszczu Ziemi dochodzi do gigantycznego mieszania się skał. Dawniej tak się nie działo
Od wielu lat, odkąd w świecie geologii obowiązuje teoria tektoniki płyt, uznaje się, że płaszcz Ziemi pełni istotną rolę w ruchach płyt tektonicznych. Nie tylko napędza ten proces, ale również jest swoistym „odbiorcą starych płyt” pogrzebanych w strefach subdukcji. Teraz nadchodzi główne pytanie, nad którym głowili się badacze: jak głęboko są zanurzane w płaszczu ziemskim płyty tektoniczne?
Czytaj też: Dowiercili się do wnętrza Ziemi. Z gigantycznego źródła energii będą czerpać bez ograniczeń
Dzisiejszy stan wiedzy wskazuje na to, że materiał skalny ze stref subdukcji (np. przy łukach wulkanicznych) jest grzebany poniżej granicy 660 kilometrów. Czy zawsze tak było? Otóż nie. I temu dowodzą wyniki badań geologów z Kopenhagi. Na tapet wzięli oni skały bazaltowe zawierające izotopy tytanu. Pierwszą grupę bazaltów stanowiły próbki z najstarszych skał świata, jakie znamy, m.in. z Grenlandii. Ich wiek wynosił od 3,8 do 2 miliardów lat. Drugim zestawem okazów były bazalty z wysp oceanicznych (Ocean Island Basalts, OIB), których wiek wynosi do 2 miliardów lat, a materiał do ich budowy przypuszczalnie pochodzi z płaszcza Ziemi.
Tytan jest dobrym wskaźnikiem nie tylko dla wieku danych skał, ale również określa on skład płaszcza ziemskiego. Nie występuje on w jądrze Ziemi, więc jego rozprzestrzenienie w wyższych warstwach może mieć głównie źródło powierzchniowe (ze skorupy). Jakie wnioski wysnuli zatem uczeni po obserwacji zmian stosunków izotopowych w skałach na przestrzeni ostatnich niespełna 4 miliardów lat?
Płaszcz Ziemi przez większość historii był rozdzielony na dwie wyraźne części, a przeobrażanie skorupy ziemskiej pogrzebanej w wyniku ruchów tektonicznych zachodziło tylko w górnych warstwach. Dolny płaszcz w swojej historii był swoistym „skansenem starych skał”. Jedynie w okresie od 3,5 do 2,7 miliarda lat temu zauważono, że dochodziło do mieszania się składników pomiędzy górnym i dolnych płaszczem. Podobnie dzieje się też dzisiaj, ale jest to zjawisko stosunkowo nowe dla Ziemi – uważają autorzy badań.
Czytaj też: Mamy to! Jesteśmy świadkami nowej epoki geologicznej. Ten znak na Ziemi na to wskazuje
Dzisiejsza tektonika płyt i zanurzanie materiału skorupy ziemskiej głęboko do dolnego płaszcza są dość młodym zjawiskiem. Obydwie części płaszcza raczej bywały oddzielnymi sektorami we wnętrzu Ziemi niemieszającymi się ze sobą.
Czy odkrycie naukowców jest jakąś znaczną rewolucją w rozumieniu budowy wnętrza Ziemi? I tak, i nie. Dla dalszych badań skał bazaltowych i ich historii te doniesienia są bardzo istotne. Niemniej dla samego człowieka obserwującego dzisiaj zjawiska wulkaniczne, trzęsienia ziemi i powolne ruchy płyt tektoniczne jest to mikroskopijna zmiana w codzienności. Mając jednak na uwadze, jak mało wciąż wiemy o wnętrzu Ziemi w porównaniu chociażby do kosmosu, to każde takie badania powinniśmy traktować jako ważny wkład w świecie geologii.