Новите геологични открития за състава на земната мантия помагат на учените да разберат по-добре дългосрочната стабилност на климата и дори как сеизмичните вълни се движат през слоевете на планетата.
Изследването на екип, включващ учени от Case Western Reserve University, се фокусира върху "дълбокия въглероден цикъл", част от цялостния цикъл, чрез който въглеродът се движи през различните системи на Земята.
Най-просто казано, дълбокият въглероден цикъл включва две стъпки:
- Повърхностният въглерод, предимно под формата на карбонати, се внася в дълбоката мантия чрез потъване на океанските плочи в океанските ровове.
- Този въглерод след това се връща в атмосферата като въглероден диоксид (CO2) чрез топене на мантия и процеси на дегазиране на магма във вулкани
Учените отдавна подозират, че частично разтопени парчета от този въглерод са широко разпространени в твърдата мантия на Земята.
Това, което не са разбрали напълно, е колко далеч в мантията могат да бъдат открити или как геоложко бавното движение на материала допринася за въглеродния цикъл на повърхността, който е необходим за самия живот.
Връзка с дълбоки въглеродни и климатични промени
"Цикълът на въглерода между повърхността и дълбоката вътрешност е от решаващо значение за поддържането на климата на Земята в обитаемата зона в дългосрочен план - което означава стотици милиони години", каза Джеймс Ван Орман, професор по геохимия и минерална физика в Колежа по изкуства и науки в Case Western Reserve и автор на изследването, наскоро публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
"В момента имаме добро разбиране за повърхностните резервоари на въглерод, но знаем много по-малко за съхранението на въглерод в дълбоката вътрешност, което също е от решаващо значение за неговото циклизиране."
Van Orman каза, че това ново изследване показва - въз основа на експериментални измервания на акустичните свойства на карбонатните стопилки и сравнение на тези резултати със сеизмологични данни - че малка част (по-малко от една десета от 1%) карбонат вероятно топене ще присъства в цялата мантия на дълбочини от около 180-330 km.
"Въз основа на това заключение сега можем да оценим концентрацията на въглерод в дълбоката горна мантия и да заключим, че този резервоар съдържа голяма маса въглерод, повече от 10 000 пъти масата на въглерода в земната атмосфера, " Ван Орман каза.
Това е важно, каза Ван Орман, защото постепенните промени в количеството въглерод, съхраняван в този голям резервоар, поради обмена с атмосферата, биха могли да имат съответен ефект върху CO2в атмосферата - и следователно върху дългосрочните климатични промени.
Първият автор на статията е Ман Сю, който свърши голяма част от работата като докторант в Case Western Reserve и сега е постдокторант в Чикагския университет.
Други по проекта бяха от Флоридския държавен университет, Чикагския университет и Южния университет за наука и технологии (SUSTech) в Шенжен, Китай.
Обяснение на разликите в скоростта на сеизмичните вълни
Изследването хвърля светлина и върху сеизмологията, особено дълбоките земни изследвания.
Един от начините, по които геолозите разбират по-добре дълбоката вътрешност, е чрез измерване как сеизмичните вълни, генерирани от земетресения - бързо движещи се компресионни вълни и по-бавни вълни на срязване - се движат през слоевете на Земята.
Учените отдавна се чудят защо разликата в скоростта между двата вида сеизмични вълни - P-вълни и S-вълни - достига своя връх на дълбочини от около 180 до 330 километра в Земята.
Изглежда, че богатите на въглерод стопилки отговарят на този въпрос: малки количества от тези стопилки могат да бъдат разпръснати в дълбоката горна мантия и биха обяснили промяната на скоростта, тъй като вълните се движат по различен начин през стопилките.
