O procesach zachodzących głęboko pod powierzchnią Ziemi dowiadujemy się jedynie z analizy rozchodzenia się fal sejsmicznych. Pewne anomalie wykresów tych fal na granicy dolnego płaszcza i jądra zewnętrznego zainteresowały Uniwersytetu Arizony i Uniwersytetu Chicago. Postanowili oni przeprowadzić symulację warunków z tego obszaru i zaobserwować, jak się będzie zachowywać stop żelazowo-krzemowy. Wyniki opublikowali w Nature.
Granica dolnego płaszcze i jądra zewnętrznego jest niezwykle ciekawa i nadal mało zbadana przez świat nauki. To tutaj na głębokości 2900-3000 kilometrów stały płaszcz styka się z płynnym jądrem. Najpewniej granica nie jest taka ostra, a płaszcz jest regularnie „podtapiany” przez gorącą materię z większych głębokości.
Czytaj też: Rewolucja w rozumieniu budowy wnętrza Ziemi. Odkryto nieznany obszar, który „oblewa” całą planetę
Są nawet hipotezy, że podgrzewanie dolnego płaszcza ma kluczowy wpływ na konwekcję skał w nim i tym samym na ruchy litosferyczne. W dalszym ciągu nie do końca potrafimy wytłumaczyć, czy istnieje jakikolwiek związek pomiędzy polem magnetycznym generowanym w płynnym jądrze zewnętrznym a zjawiskami w płaszczu ziemskim.
Czym jest śnieg w jądrze Ziemi? Mowa o cząsteczkach krzemu
Naukowcy w swoich badaniach szukali wytłumaczenia dla anomalii obserwowanych w wykresach rozchodzenia się fal sejsmicznych 3000 kilometrów pod powierzchnią. Przyjęto, że krzem i wodór są najlżejszymi pierwiastkami w jądrze zewnętrznym, które w znakomitej większości składa się ze stopionego żelaza. Badacze przypuszczali, że być może cząsteczki krzemu migrują ku górze do płaszcza ziemskiego w formie „drobin” niczym tytułowy śnieg.
Przeprowadzili oni eksperyment symulujący warunki temperatur i ciśnień z granicy płaszcz-jądro. Stop żelazowo-krzemowy został umieszczony w próbce gazowej składającej się z mieszanki wodoru i argonu. Całość ściśnięto kowadłem diamentowym, które jest urządzeniem często stosowanym do symulacji wysokich ciśnień. W trakcie testu obserwowano zachowanie stopu i ruch cząsteczek krzemu.
Czytaj też: 8 największych zagadek Ziemi. Nawet dzisiaj te zjawiska budzą ciekawość i zadziwiają świat nauki
Przypuszczenia się potwierdziły. „Śnieg” pada w jądrze zewnętrznym. Cząsteczki krzemu oddzielały się ze stopu i migrowały. Przenosząc tę obserwację do głębi Ziemi, „śnieg” pada na odwrót, bo z dołu do góry, ale nie dzięki siłom grawitacji a różnicom w gęstości materii.
Wnioski z badań pomogą nie tylko lepiej zrozumieć naturę procesów endogenicznych na takiej głębokości, ale dorzucą cenną cegiełkę do prognoz dotyczących ziemskiego pola magnetycznego i jego ewolucji w przyszłości.