Mantaua Pământului poate fi mai fierbinte decât se credea

Temperaturile de pe mantaua Pământului sunt cu aproximativ 60 de grade Celsius mai mari decât se credea anterior, sugerează un nou experiment. Asemenea temperaturi de pâine ar face mantaua mai curgătoare decât sugerau cercetările anterioare, o dezvoltare care ar putea ajuta la explicarea detaliilor modului în care plăcile tectonice alunecă deasupra mantalei, raportează geofizicienii în 3 martie. Ştiinţă.

„Oamenii de știință s-au certat cu privire la temperatura mantalei de zeci de ani”, spune coautorul studiului Emily Sarafian, geofizician la Instituția Oceanografică Woods Hole din Massachusetts și la MIT. „Oamenii de știință vor argumenta schimbări de peste 10 grade, așa că schimbarea cu 60 de grade este un salt destul de mare.”

Mantaua în mare parte solidă se află între scoarța și miezul Pământului și reprezintă aproximativ 84% din volumul Pământului. Căldura de la manta alimentează erupțiile vulcanice și antrenează tectonica plăcilor, dar luarea temperaturii mantalei este mai dificilă decât aruncarea unui termometru într-o gaură.

Oamenii de știință știu din traseele undelor de cutremur și din măsurătorile modului în care sarcina electrică se mișcă pe Pământ că o limită în manta există la câteva zeci de kilometri sub suprafața Pământului. Deasupra acestei limite, roca de manta poate începe să se topească în drum spre suprafață. Imitând condițiile extreme din adâncul Pământului – stoarcerea și încălzirea bucăților de manta care erup din vulcani subacvatici sau roci similare sintetizate în laborator – oamenii de știință pot determina, de asemenea, temperatura de topire a rocii de manta. Folosind aceste două fapte, oamenii de știință au estimat că temperaturile la adâncimea limită de sub oceanele Pământului sunt în jur de 1314 ° C până la 1464 ° C atunci când sunt ajustate la presiunea de suprafață.

Dar prezența apei în bucățile de manta colectate, în primul rând rocă de peridotită, care formează o mare parte din mantaua superioară, a cauzat probleme pentru calculele cercetătorilor. Apa poate scădea drastic punctul de topire al peridotitei, dar cercetătorii nu pot împiedica modificarea conținutului de apă în timp. În experimentele anterioare, oamenii de știință au încercat să usuce complet probe de peridotită și apoi să corecteze manual nivelurile măsurate ale apei din manta în calculele lor. Oamenii de știință, însă, nu au putut spune cu siguranță dacă probele nu conțineau apă.

Dificultățile de măsurare provin din faptul că peridotita este un amestec de minerale olivină și piroxen, iar boabele minerale sunt prea mici pentru a putea experimenta individual. Sarafian și colegii săi au depășit această provocare inserând sfere de olivină pură suficient de mari pentru a fi studiate în probele de peridotită sintetică. Aceste sfere au făcut schimb de apă cu peridotita din jur până când au avut aceeași umiditate și astfel au putut fi folosite pentru măsurarea conținutului de apă.

Folosind această tehnică, cercetătorii au descoperit că peridotita „uscata” folosită în experimentele anterioare nu era deloc uscată. De fapt, conținutul de apă a fost perfect pentru umiditatea reală a mantalei. „Presupunând că probele sunt uscate, apoi corectând conținutul de apă din manta, de fapt, corectați excesiv”, spune Sarafian.

Noul experiment sugerează că, dacă ar fi ajustat la presiunea de suprafață, mantaua de sub estul Oceanului Pacific, unde două plăci tectonice diverg, de exemplu, ar fi în jurul valorii de 1410°, față de 1350°. O mantie mai fierbinte este mai puțin vâscoasă și mai maleabilă, spune Sarafian. Oamenii de știință au fost de mult nedumeriți cu privire la unele dintre specificul plăcilor tectonice, cum ar fi măsura în care mantaua rezistă mișcării plăcii de deasupra. Această rezistență depinde parțial de amestecul de rocă, de temperatură și de cât de topită este roca la limita dintre cele două straturi (SN: 3/7/15, str. 6). Aceste noi cunoștințe le-ar putea oferi cercetătorilor informații mai precise cu privire la aceste detalii.

Temperatura revizuită este doar pentru limita de topire a mantalei, așa că „nu este povestea completă”, notează geologul Caltech Paul Asimow, care a scris o perspectivă asupra cercetării în același număr de Ştiinţă. El este de acord că munca echipei oferă o estimare mai mare și mai precisă a acelei temperaturi ajustate, dar nu crede că cercetătorii ar trebui să presupună că temperaturile în altă parte a mantalei ar fi crescute cu o sumă similară. „Nu sunt atât de sigur de asta”, spune el. „Avem nevoie de teste suplimentare ale temperaturilor mantalei.”