Τοπικές ιδιομορφίες στο μανδύα της Γης

Τοπικές ιδιομορφίες στο μανδύα της Γης

Ο μανδύας δεν έχει ομοιόμορφη σύνθεση. Στις κόκκινες και μοβ περιοχές τα σεισμικά κύματα που προέρχονται από την επιφάνεια (κόκκινο σημείο), διαδίδονται με μικρότερη και μεγαλύτερη (αντίστοιχα) ταχύτητα. Τα κύματα διατρέχουν τον πλανήτη και φέρνουν στην επιφάνεια πληροφορίες για την εσωτερική δομή του. Η μεγάλη κόκκινη περιοχή κάτω από τον Ειρηνικό Ωκεανό που «κάθεται» πάνω στο ρευστό εξωτερικό πυρήνα σιδήρου (κόκκινο) μπορεί να ερμηνευτεί καλύτερα ως χημικά διαφορετική από τον υπόλοιπο μανδύα.

Οπως μαθαίνει κανείς στο σχολείο, η Γη αποτελείται από τον πυρήνα, τον μανδύα και το φλοιό. Τώρα, όμως, αποδεικνύεται ότι η εσωτερική δομή της Γης είναι λίγο πιο σύνθετη απ' αυτή την απλή στρωματική διάταξη. Μια μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό «Science» αποκαλύπτει ότι ο πλανήτης μας έχει πιο ιξώδες εσωτερικό απ' ό,τι νομίζαμε και τα διάφορα στρώματα που τον απαρτίζουν δε διαχωρίζονται απόλυτα μεταξύ τους, αλλά αναμειγνύονται, όπως αναμειγνύονται διάφορα είδη μελιού, που άλλο είναι πιο λεπτόρρευστο και άλλο πιο παχύρρευστο.

Ο φλοιός της Γης έχει μέσο πάχος 40 χιλιόμετρα. Στις ηπείρους το πάχος του κυμαίνεται μεταξύ 35 και 70 χιλιομέτρων και στους ωκεανούς μεταξύ μόλις 5 και 10 χλμ. Κάτω από το φλοιό βρίσκεται ο μανδύας, που εκτείνεται μέχρι τα 2.900 χλμ., δηλαδή στα μισά της απόστασης ως το κέντρο της Γης. Αποτελείται από πυριτικά πετρώματα και χωρίζεται σε ανώτερο και κατώτερο μανδύα. Στις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης που επικρατούν εκεί, τα πετρώματα είναι σε ρευστή κατάσταση. Βαθύτερα από το μανδύα βρίσκεται ο πυρήνας σιδήρου - νικελίου που με τη σειρά του χωρίζεται σε εξωτερικό (ρευστό) και εσωτερικό (στερεό) πυρήνα.

Υποωκεάνιοι σχηματισμοί

Τα νέα δεδομένα αφορούν το μανδύα που φαίνεται να αποτελείται από διαφορετικά υλικά ιδίως κάτω από τον Ειρηνικό και κάτω από τον Ατλαντικό Ωκεανό. Συνέπεια αυτού του γεγονότος είναι ότι η διάδοση της θερμότητας μέσω ρευμάτων γίνεται με άλλες παραμέτρους απ' ό,τι υπολόγιζαν ως τώρα οι επιστήμονες. Ενας τρόπος για να σχηματίσει κανείς εικόνα της διαδικασίας είναι να σκεφτεί ένα βάζο μέλι βυθισμένο μέσα σε μια κατσαρόλα νερό που βράζει. Η κίνηση των διαφορετικής θερμοκρασίας στρωμάτων μέσα στο μέλι είναι διαφορετική από την κίνηση των αντίστοιχων στρωμάτων στο νερό. Η κίνηση της ύλης μέσα στο μεικτό σύστημα είναι σαφώς πιο περίπλοκη απ' ό,τι σε καθένα ξεχωριστά, πόσο μάλλον αν πάρουμε υπόψη ότι τα διαφορετικής σύνθεσης υλικά του μανδύα δε διαχωρίζονται από το τοίχωμα κάποιου βάζου...

Ενα κομμάτι του φλοιού (μοβ) βυθίζεται μέσα στο μανδύα, φτάνοντας ως τον πυρήνα (κίτρινο).

Οι επιστήμονες οδηγήθηκαν στην ανακάλυψη αυτή, προσπαθώντας να ερμηνεύσουν τη διαφορετική ταχύτητα, που φαίνεται να ταξιδεύουν τα σεισμικά κύματα στο εσωτερικό του πλανήτη, ανάλογα με τη διεύθυνση που έχουν. Απότομες αλλαγές στην ταχύτητα υποδηλώνουν διαφορετικά υλικά μέσω των οποίων γίνεται η διάδοση. Κάτω από καθένα από τους δύο μεγαλύτερους ωκεανούς, υπάρχουν μεγάλοι, πυκνοί «γρόμποι» υλικού, με πάχος εκατοντάδων χιλιομέτρων, που έχουν διαφορετική σύνθεση από το υλικό του υπόλοιπου μανδύα. Η μελέτη της κίνησης του υλικού μέσα σ' αυτούς τους πυκνούς σωρούς θα βοηθήσει τους επιστήμονες να καταλάβουν καλύτερα την κίνηση των τεκτονικών πλακών, την εμφάνιση των σεισμών, αλλά και τη γέννηση των οροσειρών.

Συνεχής γέννηση και καταστροφή

Ο φλοιός της Γης συνεχώς καταστρέφεται και δημιουργείται, αλλά με αργό ρυθμό. Η καταστροφή και δημιουργία του φλοιού γίνεται πιο γρήγορα κάτω από τους ωκεανούς, παρά κάτω από τις ηπείρους. Ο νέος ωκεάνιος βυθός σχηματίζεται στις ραφές μεταξύ των πλακών, όπου δύο γειτονικές πλάκες απομακρύνονται μεταξύ τους και αναβλύζει ανάμεσά τους το υλικό του μανδύα. Η καταστροφή του φλοιού γίνεται στις ραφές όπου δύο πλάκες συγκρούονται και μία απ' αυτές βυθίζεται κάτω από την άλλη. Σε ορισμένες περιοχές στο βυθό των ωκεανών, το υλικό του μανδύα δεν καλύπτεται από φλοιό. Οι επιστήμονες τα τελευταία χρόνια προσπαθούν να αξιοποιήσουν το γεγονός αυτό για να μελετήσουν τη χημική σύνθεση του μανδύα. Στις συνθήκες τεράστιων πιέσεων που υπάρχουν στους βυθούς των ωκεανών η γεώτρηση δεν είναι εύκολη υπόθεση, αλλά δεν παύει να είναι ευκολότερη από τη γεώτρηση βάθους δεκάδων χιλιομέτρων που απαιτείται για να φτάσει κανείς στο μανδύα κάτω από την ξηρά.

Αν και δε γνωρίζουμε με ακρίβεια τι ακριβώς βρίσκεται σε μεγάλα βάθη κάτω από τα πόδια μας, ωστόσο γνωρίζουμε τα στρώματα στα οποία χωρίζεται γενικά το εσωτερικό της Γης.

Στις περιοχές που ο φλοιός καταστρέφεται, δηλαδή βυθίζεται μέσα στο μανδύα, μπορεί να φτάσει μέχρι και τον πυρήνα. Τις «δίπλες» του φλοιού που βυθίζεται στη δυτική ακτή της Βόρειας Αμερικής θεωρούν ότι εντόπισαν οι επιστήμονες πριν από δύο χρόνια, συσσωρευμένες πάνω από τον εξωτερικό πυρήνα. Η δομή που ανακάλυψαν (με τη βοήθεια σεισμικών κυμάτων) έχει μέγεθος 200 επί 200 επί 600 χιλιόμετρα και μοιάζει με την όψη που παίρνει το πολύ πυκνόρρευστο μέλι καθώς χύνεται από το δοχείο του πάνω σε ένα πιάτο, ή τη μορφή που παίρνει ένα χαλί που γλιστράει στο πάτωμα πέφτοντας από το τραπέζι. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των ερευνητών, το συγκεκριμένο κομμάτι φλοιού άρχισε να βυθίζεται πριν από 50 εκατομμύρια χρόνια. Ο λόγος που βυθίστηκε μέχρι τέτοιο βάθος είναι ότι αν και αποτελείται από υλικό πάνω κάτω ίδιο με εκείνο του μανδύα, το υλικό του φλοιού είναι πυκνότερο επειδή είναι πιο κρύο. Οπως διαπιστώθηκε, παρότι το χαμηλότερο τμήμα του έχει φτάσει σε βάθος 2.800 χλμ. συνεχίζει να είναι ενωμένο με την επιφάνεια.

Βεβαίως, επειδή ισχύει ο νόμος της διατήρησης της ύλης, όση ποσότητα υλικού βυθίζεται μέσα στο μανδύα, άλλη τόση πρέπει να ανεβαίνει προς την επιφάνεια. Αυτά τα ανερχόμενα πετρώματα μερικές φορές περιέχουν στήλες πολύ θερμού υλικού, που οδηγεί σε ηφαιστειακή δραστηριότητα. Αν οι επιστήμονες έχουν ερμηνεύσει σωστά τα δεδομένα από τις σεισμικές μετρήσεις τότε πρόκειται για την πρώτη απόδειξη ότι ο φλοιός μπορεί να βυθιστεί ως τον πάτο του μανδύα. Παρότι δεν μπορεί να αποκλειστεί ότι πρόκειται απλώς για κάποιο πυκνότερο σχηματισμό βράχων σε αυτή την περιοχή του μανδύα, η θερμοκρασιακή διαφορά χιλιάδων βαθμών Κελσίου που έχει από το περιβάλλον υλικό, μπορεί να εξηγηθεί καλύτερα μόνο αν πρόκειται για συσσωρευμένο φλοιό.