Tudomány

Megfejtették a Föld 50 éve mélyen nyugvó geológiai rejtélyét

Szilárd kőzet áramlik 3000 kilométer mélyen.

2025.06.15 22:37ma.hu
nyomtatásKinyomtatom
+Nagyobb betűméret-Kisebb betűméretbetűméret

Egy fél évszázados geológiai rejtélyre sikerült pontot tenni: az ETH Zürich tudósai kimutatták, hogy a Föld belsejében, közel 3000 kilométerrel a felszín alatt a szilárd kőzet vízszintesen áramlik, és ez a mozgás rendezi a kristályokat úgy, hogy azok felgyorsítják a szeizmikus hullámokat. A felfedezés áttörést hozott a D" rétegként ismert zóna megértésében.

A Föld belső szerkezete koncentrikus héjakból áll, melyeket kémiai összetételük és fizikai tulajdonságaik alapján különíthetünk el. A legkülső réteg a kéreg (A), amely kontinentális és óceáni típusokra osztható, ezek vastagságban és kőzetösszetételben is különböznek egymástól. A kéreg alatt helyezkedik el a köpeny (B+C+D'+D’’), melyet további alrétegekre osztunk: a felső köpeny (B), az átmeneti zóna (C), az alsó köpeny (D’) és a D’’ réteg. Ezeket a rétegeket ásványtani fázisátmenetek (410 km és 660 km mélységben) határolják el egymástól. A Föld középpontjában található a mag (E+F+G), mely külső magra (E), átmeneti zónára (F) és belső magra (G) osztható. A külső mag és az átmeneti zóna folyékony, míg a belső mag szilárd halmazállapotú.

Egy rejtélyes zóna a Föld köpenyének mélyén

A Föld köpenyének alsó határán, körülbelül 2700 kilométer mélyen, található a titokzatos D” réteg. A földrengéshullámok ebben a zónában furcsán viselkednek: váratlanul felgyorsulnak, mintha teljesen más anyagon haladnának keresztül. Ennek okát az 1970-es évek óta próbálják megfejteni a tudósok – sikertelenül.

2004-ben a kísérleti ásványfizikában jártas Murakami Motohiko professzor, aki ma az ETH Zürich munkatársa, felfedezte, hogy a köpeny fő ásványa, a perovszkit, extrém nyomáson és hőmérsékleten átalakul egy új kristályformává, az úgynevezett poszt-perovszkittá. Ez a fázisváltozás már önmagában is ígéretes magyarázatnak tűnt a D” réteg sajátosságaira, de későbbi vizsgálatok kimutatták: önmagában ez nem elég a hullámgyorsulás magyarázatához.

A kutatók számítógépes szimulációk segítségével kiderítették: a szeizmikus hullámok csak akkor gyorsulnak fel, ha a poszt-perovszkit kristályai egy irányba rendeződnek. Ez az irányultság ugyanis megkeményíti az anyagot egy bizonyos tengely mentén, így a hullámok gyorsabban haladhatnak át rajta.

Murakami és csapata most laboratóriumi körülmények között is bizonyította ezt a kristályrendeződést, megmérve a mesterségesen előállított kőzeten áthaladó hullámsebességet – és sikerült laborban reprodukálni a D” réteg „ugrását”, vagyis a valóságban megfigyelt gyorsulást.

„Végre megtaláltuk a kirakós utolsó darabját” – jelentette ki Murakami.

A mély köpeny lassú, de biztos áramlása

A következő kérdés az volt: mi rendezi ilyen szépen a kristályokat? A válasz: a Föld köpenyének szilárd, de lassan áramló anyaga. Régóta sejtették a geofizikusok, hogy a köpeny alsó határán is jelen van a konvekció – hasonlóan a forró víz örvényeihez –, de szilárd halmazállapotban, nem folyékonyan.

A kutatók most először bizonyították közvetlenül, hogy a köpeny legalsó részén is áramlik a szilárd kőzet, és ez a mozgás rendezi a poszt-perovszkit kristályokat. Ez az áramlás olyan lassú, hogy emberi időskálán alig érzékelhető, mégis óriási geodinamikai hatással van a bolygóra.

Ez a felfedezés nemcsak a D” réteg rejtélyét oldja meg, hanem új korszakot nyit a Föld mélyének kutatásában. A tudósok most már elkezdhetik feltérképezni ezeket a láthatatlan belső áramlatokat, amelyek a vulkáni működésért, a lemeztektonikáért, és talán még a Föld mágneses mezejéért is felelősek.

„A felfedezésünk megmutatja, hogy a Föld nemcsak a felszínen él és mozog – belülről is dinamikus” – fogalmazott Murakami professzor.

Ez a tudományos áttörés tehát nem csupán egy geológiai rejtély megoldása, hanem a bolygónk működésének mélyebb megértését is jelenti – szó szerint a Föld legmélyéről indulva.

Amennyiben a Könyjelző eszköztárába szeretné felvenni az oldalt, akkor a hozzáadásnál a Könyvjelző eszköztár mappát válassza ki. A Könyvjelző eszköztárat a Nézet / Eszköztárak / Könyvjelző eszköztár menüpontban kapcsolhatja be.