2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Jeruzsálem – Míg a természetben általában úgy gondoljuk, hogy a víz hideg folyadék, amelyet láthatunk – patakok, tavak, óceánok –, nagy mennyiségű „forró folyadék” tevékenység zajlik a látómezőn kívül, a föld mélyén. ez befolyásolja, hogy végül mi történik a felszínen, beleértve a csapadék mennyiségét és az új szárazföldek felhalmozódását.
Pontosan milyen természetű ez a rejtett folyadék a felszín alatt, és milyen változásokon megy keresztül, miközben egyre mélyebb teret keres? Ezekre a kérdésekre a Nature folyóirat legutóbbi számának cikkében találhat választ Dr. Ronit Kessel, a Héber Egyetem Földtudományi Intézetének munkatársa és munkatársai, Prof. Max Schmidt, Prof. Peter Ulmer és Dr. Thomas Pettke a Svájci Szövetségi Műszaki Intézettől, Zürich. A cikkben a kutatók egy egyedülálló tanulmányról számolnak be, amelyben először jellemezték a 120-180 kilométeres mélységben és 700 és 1200 Celsius-fok közötti hőmérsékleten elsüllyedő földlemezekből felszabaduló folyadékokat.
Bár a Föld alapvetően egy szilárd bolygó, a víz jelentős szerepet játszik evolúciójában és differenciálódásában. A folyadék jelenléte befolyásolja a föld belsejében mélyen végbemenő olvadás mélységét, hőmérsékletét és összetételét.
A Föld felszíne nagy lemezekre szakadt, amelyek egymáshoz képest mozognak. Amikor két lemez összeütközik, az egyik lemez lefelé lökheti a másikat a közepe felé, és a vizet mélyen a köpenybe szállítja, amely a földkéreg és a földmag közötti terület. Ahogy a víz belép a föld belsejébe, áthalad a kőzetben található vízben gazdag (víztartalmú) ásványokon.
Ezek a víztartalmú ásványok 50-200 kilométeres mélységben lebomlanak, megkönnyítve az olvadást, és végül a túlhevült vulkáni zónához vezetnek. Vulkánkitörések, amelyek regenerálják kontinentális litoszféránkat (kéreg). Ilyen vulkánok hozták létre például az égei-tengeri szigeteket Görögország déli részén (a leghíresebb közülük Santorini, amely az ie 16. században tört ki), a „tűzgyűrűt” a Csendes-óceán körül és így tovább.
Ezek a vulkánok sok gázt, például szén-dioxidot bocsátanak ki a légkörbe. Ezek a gázok a felhők sűrűsödéséhez és esőhöz vezetnek. Ennek eredményeként a föld belsejébe szállított víz befolyásolja a felszínen a csapadékot. Ezenkívül a mélységben lévő víz jelentős mennyiségű anyagot old fel. A víz mélységben való mobilitása más elemek (beleértve a gazdaságilag értékes elemeket, mint a króm, nikkel és vanádium) újrahasznosítását is eredményezi.
A lefelé irányuló vízciklus minden szakaszában részt vevő folyadékok jellemzésére a Héber Egyetem és a svájci kutatók új kísérleti és analitikai laboratóriumi technikát fejlesztettek ki, amellyel a folyadékfázis összetétele közvetlenül elemezhető nagynyomású és hőmérsékleti kísérleteket követően. Munkájuk arra irányult, hogy meghatározzák, mennyi víz tárolódik a lefelé haladó földlemezben, mennyi oldott anyagot tartalmaz, és mikor szabadulnak fel ezek a folyadékok a lemezről, és mikor kerülnek át a köpenybe.
Az eredmények azt mutatják, hogy 180 kilométer mélységig kétféle folyadék létezik. Az egyik, magasabb szinten, vízben gazdag (70-90%) folyadék, csak kevés oldott anyag van benne. Ez a folyadék viszonylag alacsony hőmérsékleten létezik. A második komponens egy sűrű "víztartalmú olvadék", amely oldott anyagokban gazdag, amely mindössze 10-30% vizet tartalmaz. Ez az összetevő a víztartalmú kőzetek magas hőmérsékleten történő megolvadásának eredménye.
Tanulmányaik során a kutatók azt találták, hogy a különböző ásványok különböző "preferenciákat" mutatnak az oldhatóság tekintetében, a hőmérséklettől függően a különböző mélységi szinteken.
180 kilométeres mélységen túl csak egyfajta folyadék létezik, amelyet szuperkritikus folyadéknak neveznek. Az aszuperkritikus folyadék olyan komponens, amely simán változtatja jellegét folyadékszerűből szilárdabb, olvadékszerű állapotba, de egyik sem az.
A kutatók hangsúlyozzák, hogy elengedhetetlen az olvadékok, a folyadékok és a szuperkritikus folyadékok megkülönböztetése annak érdekében, hogy jobban megértsük a kapcsolatot a lefelé haladó lemez és a vulkánkitörések között, valamint azt, hogy az anyag hogyan halad át a föld belsejében.
