Η πρώιμη Γη έμοιαζε με εξώφυλλο δίσκου heavy metal: μια λιωμένη σφαίρα καλυμμένη από έναν παγκόσμιο ωκεανό λάβας, που εξέπεμπε θανατηφόρα αέρια ενώ δεχόταν καταιγισμό από τα φλεγόμενα διαστημικά βράχια του βίαια χαοτικού ξεκινήματος του Ηλιακού Συστήματος.
Την επόμενη 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια γεωλογικής και κοσμικής εξέλιξης, ο πλανήτης ηρέμησε κάπως, επιτρέποντας να εμφανιστούν οι άνθρωποι, οι λεμούριοι και άλλα είδη.
Μια εικόνα αυτής της ζοφερής αρχαίας πραγματικότητας παραμένει, ελπίζουμε για πάντα αθέατη από ανθρώπινο μάτι: ο λιωμένος μεταλλικός πυρήνας της Γης, που καίει σχεδόν όσο και η επιφάνεια του Ήλιου.
Όμως ο πυρήνας στέλνει συνεχώς χημικά «μηνύματα» προς τα πάνω, μέσα από τα στρώματά του, μεταφέροντας και υλικά από τη γέννησή του, τα οποία έχουν μείνει κλειδωμένα εκεί για περίπου το ένα τρίτο της ηλικίας του Σύμπαντος.
Σε αυτά περιλαμβάνεται το υδρογόνο που απορροφήθηκε από το τεράστιο νέφος αερίου και σκόνης από το οποίο σχηματίστηκε ο Ήλιος και το οποίο εξακολουθεί να ανεβαίνει από τον πυρήνα, μετατρεπόμενο σε νερό στον μανδύα και τον φλοιό. Όχι σε νερό όπως το ξέρουμε, αλλά σε νερό παγιδευμένο μέσα σε ορυκτά.
Με βάση αυτό, μια ομάδα γεωεπιστημόνων από το University of Science and Technology of China, στο Hefei, θέλησε να απαντήσει σε ένα παλιό, επιστημονικά δημοφιλές ερώτημα:
Οι χημικές διαφορές στον βαθύ μανδύα είναι κατάλοιπα από τη στερεοποίηση του πλανήτη ως πύρινης σφαίρας ή αποδείξεις ότι ο πυρήνας και ο μανδύας αντάλλασσαν χημικά στοιχεία από πολύ παλιά;
Σε μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Science Advances, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προσομοιώσεις «path-integral» ενισχυμένες με μηχανική μάθηση για να εξετάσουν τη συμπεριφορά μορίων και ατόμων σε κβαντικό επίπεδο.
Αυτό τους επέτρεψε να αναλύσουν τη μεταφορά υδρογόνου στο εσωτερικό της Γης, ένα άτομο ιδιαίτερα «παράξενο» σε κβαντικό επίπεδο λόγω της μικρής του μάζας.
Στη συνέχεια εξέτασαν την αναλογία δευτερίου προς υδρογόνο, που μετρά το ποσοστό του βαρύτερου ισοτόπου του υδρογόνου, του δευτερίου, σε σχέση με το κοινό υδρογόνο, για να διαπιστώσουν αν το ελαφρύτερο υδρογόνο διέφευγε προς τα πάνω μέσω λιωμένων στηλών που αναβλύζουν στην επιφάνεια.
Το μοντέλο της στερεοποίησης, ωστόσο, δείχνει ότι ο διαχωρισμός μεταξύ ορυκτών και τήγματος είναι αρκετά ασθενής, άρα θα παρήγαγε σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή D/H στον αρχαίο μανδύα.
«Συνολικά, τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι η κρυστάλλωση του ωκεανού μάγματος οδηγεί σε έναν πρωτογενή μανδύα με ουσιαστικά ομοιογενή ισοτοπική σύσταση υδρογόνου, παρά τις μεγάλες διακυμάνσεις σε πίεση, θερμοκρασία και παραδοχές του μοντέλου», διαπίστωσαν οι ερευνητές.
Σύμφωνα με τα ευρήματά τους, ο πιο σημαντικός παράγοντας ήταν η αρχική ισοτοπική σύσταση υδρογόνου του ωκεανού μάγματος. Άλλες μεταβλητές, όπως η αρχική περιεκτικότητα σε νερό, που εκτιμήθηκε έως και σε δύο μάζες ωκεανού, είχαν μικρή επίδραση στο αποτέλεσμα.
Ο λόγος είναι κυριολεκτικά το χάος, καθώς οι συνθήκες ήταν υπερβολικά βίαιες και ενεργειακές ώστε να διαχωριστούν με τάξη το δευτέριο και το υδρογόνο στα στρώματα της Γης.
Για σύγκριση, είναι πολύ πιο εύκολο να φτιάξεις παζλ σε ένα ήρεμο ταξίδι με τρένο παρά ενώ κάνεις στροβιλισμούς στη στρατόσφαιρα με ένα Blue Angels Super Hornet.
Οι βασαλτικοί ωκεάνιοι νησιωτικοί σχηματισμοί (OIBs) προσφέρουν ενδείξεις ότι ο πυρήνας της Γης διαρρέει, επειδή σχηματίζονται από ανυψώσεις υλικού κοντά στο όριο ανάμεσα στον πυρήνα και τον μανδύα.
Αυτές οι λάβες αναβλύζουν από μέρη όπως το Baffin Island, στο Nunavut του Καναδά, και η Ισλανδία, στην Ισλανδία.
Φαίνεται επίσης ότι μεταφέρουν το ελαφρύ υδρογόνο που είχε συσσωρευτεί από το ηλιακό νεφέλωμα το οποίο δημιούργησε το Ηλιακό μας Σύστημα, ένα γεωχημικό χρονοκάψουλο από την εποχή πριν υπάρξει οτιδήποτε γνωρίζουμε.
Καθώς αυτό το υδρογόνο διαφεύγει προς τα πάνω από τον πυρήνα, εμπλουτίζει τον μανδύα και μειώνει την αναλογία D/H.
Οι αναλογίες ισοτόπων του ηλίου δίνουν ένα ακόμη στοιχείο, καθώς το ήλιο-3 είναι ελαφρύτερο και πρωτογενές ισότοπο από το ηλιακό νεφέλωμα, μεγάλο μέρος του οποίου οφείλεται στη Μεγάλη Έκρηξη, ενώ το βαρύτερο ήλιο-4 παράγεται από ραδιενεργό διάσπαση στα ανώτερα στρώματα της Γης.
Έτσι, μια υψηλότερη αναλογία ηλίου-3 προς ήλιο-4 στους OIBs ενισχύει περαιτέρω την ένδειξη ότι υλικό διαφεύγει και από τον πυρήνα της Γης.
Το βολφράμιο προσφέρει ένα ακόμη κρίσιμο κομμάτι του παζλ, καθώς αυτό το βαρύ μέταλλο είχε αρχικά εγκλωβιστεί στον πυρήνα, καθώς τα στρώματα της Γης διαχωρίζονταν κατά την κρυστάλλωση. Όμως τώρα ένα αρχαία εκτοπισμένο ισότοπο του βολφραμίου «ανεβαίνει» μαζί με τα ανοδικά ρεύματα, ιχνηλατώντας τα υλικά του πυρήνα καθώς αναδύονται ξανά μέσα από τα έγκατα της Γης.
Σε μια σύντομη αποτίμηση, τα στοιχεία των ερευνητών συγκροτούν ένα χημικό τρίπτυχο από τα βαθύτερα και αρχαιότερα στρώματα του πλανήτη: οι αναλογίες υδρογόνου, ηλίου και βολφραμίου δείχνουν ότι ο πυρήνας διαρρέει.
«Αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι, ακόμη κι αν υπήρχαν κάποτε πρωτογενείς δεξαμενές στο βαθύ εσωτερικό του μανδύα, οι ισοτοπικές υπογραφές υδρογόνου στον σημερινό βαθύ κατώτερο μανδύα είναι απίθανο να αποτελούν απλούς απολιθωμένους δείκτες της πρώιμης διαφοροποίησης», καταλήγουν οι ερευνητές.
Αντίθετα, «αντανακλούν τη δυναμική τροποποίηση από τη συνεχιζόμενη ανταλλαγή υλικού ανάμεσα στον πυρήνα και τον μανδύα σε όλη την εξέλιξη της Γης», σημειώνουν επίσης.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Science Advances.
Το άρθρο ελέγχθηκε από τη Fiona MacDonald και επιμελήθηκε από τη Fiona MacDonald. Παρότι δίνουμε ιδιαίτερη σημασία στη διαδικασία μας, παραμένουμε άνθρωποι. Αν εντοπίσετε κάποιο λάθος, ενημερώστε μας.
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
