Η ανωμαλία που παρατηρήθηκε σε βάθος 2.900 χιλιομέτρων
Μια ομάδα επιστημόνων εντόπισε μια κολοσσιαία γεωλογική ανωμαλία, μια τεράστια και μυστηριώδη μεταβολή που παρατηρήθηκε σχεδόν 2.900 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια της Γης, ακριβώς στα όρια ανάμεσα στον μανδύα και τον πυρήνα. Το φαινόμενο αυτό άλλαξε σημαντικά το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη και έχει καταγραφεί, έμμεσα αλλά αδιαμφισβήτητα, από δορυφόρους που βρίσκονται σε τροχιά.
Η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε τον περασμένο μήνα στο περιοδικό Geophysical Research Letters, υποδηλώνει ότι η δομή των πετρωμάτων στα βάθη του κατώτερου μανδύα μπορεί να μεταβάλλεται δυναμικά, μια διαδικασία με θεμελιώδεις συνέπειες για την κατανόησή μας σχετικά με τις πλανητικές διεργασίες, από την προέλευση μεγάλων σεισμών έως τη δημιουργία του μαγνητικού πεδίου που προστατεύει τη ζωή στην επιφάνεια.
Η μεταβολή που εντοπίστηκε από δύο δορυφόρους
Η έρευνα, με επικεφαλής τη Charlotte Gaugne Gouranton από το πανεπιστήμιο City του Παρισιού και με τη συμμετοχή της διακεκριμένης γεωφυσικού Isabelle Panet από το πανεπιστήμιο Gustave Eiffel, εστίασε στην προσεκτική ανάλυση δεδομένων που συνέλεξε η αποστολή δορυφόρων GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), μια συνεργασία ανάμεσα στις ΗΠΑ και τη Γερμανία, από το 2002 έως το 2017. Η μοναδική διάταξη αυτών των δύο δορυφόρων, οι οποίοι πετούσαν σε σχηματισμό με σταθερή απόσταση μεταξύ τους, τους μετέτρεψε σε ένα πρωτοφανές όργανο ακριβείας για τη μέτρηση των μεταβολών στο βαρυτικό πεδίο της Γης.
Όταν ο προπορευόμενος δορυφόρος πετούσε πάνω από μια περιοχή με μεγαλύτερη μάζα, όπως μια οροσειρά ή σε σημείο όπου υπάρχει συγκέντρωση νερού, δεχόταν ελαφρώς ισχυρότερη έλξη, αλλάζοντας την απόστασή του από τον επόμενο δορυφόρο κατά μερικά χιλιοστά – μια μεταβολή που μπορούσε να συσχετιστεί άμεσα με αλλαγές στη βαρύτητα.
Σήμα από τα βάθη της Γης
Αν και ο κύριος σκοπός της αποστολής GRACE ήταν πάντα η μελέτη των κινήσεων υδάτινων μαζών στην επιφάνεια, όπως η παρακολούθηση υπόγειων υδροφορέων και το λιώσιμο των παγετώνων, η ομάδα της Panet συνειδητοποίησε ότι η ευαισθησία του συστήματος επέτρεπε την ανίχνευση πολύ βαθύτερων διαταραχών. Η γεωφυσικός είχε ήδη χρησιμοποιήσει στο παρελθόν αυτά τα δεδομένα για να εντοπίσει αλλαγές σε βάθος εκατοντάδων χιλιομέτρων πριν από μεγάλους σεισμούς. Αυτή τη φορά, όμως, το εγχείρημα ήταν πιο φιλόδοξο: να φτάσει μέχρι το ίδιο το όριο του κατώτερου μανδύα, μια περιοχή με ακραίες πιέσεις και θερμοκρασίες, όπου τα πετρώματα συναντούν τον λιωμένο εξωτερικό πυρήνα.
Στην ανάλυση αυτή, προέκυψε ένα σήμα, ξεκάθαρο και αλάνθαστο, που δείχνει ανωμαλία, το οποίο έφτασε στο αποκορύφωμά του το 2007 και του οποίου το επίκεντρο βρισκόταν στην αχανή περιοχή κάτω από τον Ατλαντικό Ωκεανό, ανοιχτά των ακτών της Αφρικής. Η φύση του σήματος απέκλειε πλήρως την προέλευσή του από διαδικασίες στην επιφάνεια που σχετίζονται με τον υδρολογικό κύκλο. Η βαρυτική μεταβολή που ανίχνευσαν οι δορυφόροι μπορούσε να εξηγηθεί μόνο από μια ανακατανομή μάζας στα βάθη του στερεού φλοιού της Γης.
«Τουλάχιστον εν μέρει, έπρεπε να έχει την προέλευσή της στο εσωτερικό της στέρεης Γης», είπε η Panet. «Πρέπει να προέρχεται από πολύ βαθιά».
Το βάθος και η τοποθεσία αυτού του φαινομένου οδήγησαν τους ερευνητές να το συνδέσουν με προγενέστερες παρατηρήσεις. Στην ίδια περιοχή και περίπου την ίδια χρονική περίοδο, γύρω στο 2007, άλλοι δορυφόροι που μετρούσαν το μαγνητικό πεδίο της Γης είχαν καταγράψει μια παράξενη γεωμαγνητική διαταραχή. Η χωρική και χρονική σύμπτωση υποδηλώνει ότι τα δύο γεγονότα, το βαρυτικό και το μαγνητικό, θα μπορούσαν να είναι οι δύο όψεις της ίδιας βαθιάς γεωλογικής διαδικασίας.
Μεταμόρφωση πετρωμάτων
Η υπόθεση που διατυπώθηκε από την Panet και τους συνεργάτες της, είναι εξίσου τολμηρή και συνεκτική. Εκτιμούν ότι στα πετρώματα που βρίσκονται στη βάση του μανδύα, τα οποία αποτελούνται από ορυκτά όπως ο περοβσκίτης, συνέβη μια μεταμόρφωση σε ατομικό επίπεδο. Υπό τις ασύλληπτες πιέσεις που επικρατούν σε αυτό το βάθος, η κρυσταλλική δομή του ορυκτού θα είχε καταρρεύσει, μετατρέποντας το σε μια πιο συμπαγή μορφή, μια διαδικασία που είναι γνωστή ως «αλλαγή φάσης». Αυτή η ορυκτολογική μεταμόρφωση, στην ουσία, αύξησε τοπικά την πυκνότητα και κατά συνέπεια τη μάζα ενός σημαντικού τμήματος του κατώτερου μανδύα.
Η ξαφνική αυτή αύξηση μάζας στη βάση του μανδύα θα μπορούσε να έχει προκαλέσει έναν αναπροσανατολισμό των γειτονικών πετρωμάτων, ένα ντόμινο κινήσεων που, καθώς θα εξαπλωνόταν προς τα έξω, θα έφτανε και θα παραμόρφωνε ελαφρά την τοπογραφία του ορίου μεταξύ μανδύα και πυρήνα, πιθανώς κατά περίπου δέκα εκατοστά. Αυτή η παραμόρφωση, αν και φαινομενικά μικρή σε πλανητική κλίμακα, θα αρκούσε για να διαταράξει τα ρεύματα μεταφοράς του λιωμένου σιδήρου στον εξωτερικό πυρήνα, αλλοιώνοντας προσωρινά τη ροή του και δημιουργώντας τη μαγνητική ανωμαλία που έχει καταγραφεί από άλλους δορυφόρους.
Σπουδαία ανακάλυψη
Η επιστήμονας είναι προσεκτική και τονίζει πως, το αφήγημα αυτό, όσο γοητευτικό και αν ακούγεται, απαιτεί βαθύτερη έρευνα και πρέπει να επαληθευτεί. «Απαιτείται ακόμη περισσότερη έρευνα», προειδοποιεί. Σε κάθε περίπτωση, για την επιστημονική κοινότητα, και μόνο το γεγονός ότι μπόρεσαν να παρατηρήσουν ένα φαινόμενο της φύσης αυτής, αποτελεί ένα σπουδαίο βήμα προόδου.
Η Barbara Romanowicz, σεισμολόγος στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Μπέρκλει, περιγράφει την ανακάλυψη ως πολύ συναρπαστική, τονίζοντας ότι είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες έχουν αδιάσειστα στοιχεία των δυναμικών διεργασιών στη βάση του μανδύα που συμβαίνουν σε χρονικό διάστημα αρκετά σύντομο ώστε να μπορούν να μελετηθούν καθώς εκτυλίσσονται.
Η ομάδα δεν έχει εντοπίσει κανένα άλλο βαρυτικό σήμα συγκρίσιμου μεγέθους στα δεδομένα του GRACE μετά το 2007. Ωστόσο, η παρακολούθηση συνεχίζεται. Η Panet και οι συνεργάτες της, σχεδιάζουν να αναλύσουν μετρήσεις που παρέχουν οι δορυφόροι-διάδοχοι του GRACE, οι οποίοι βρίσκονται αυτή τη στιγμή σε τροχιά, με την ελπίδα ότι τα βάθη της Γης θα προσφέρουν ξανά, οποιαδήποτε στιγμή, μια νέα και κρίσιμη ένδειξη για τις πιο εσωτερικές λειτουργίες της.