Kaip vaizduojama įprastuose vadovėlių paveikslėliuose, ugnikalniai išsiveržia, kai magma ištrykšta iš pačių Žemės gelmių veržlia čiurkšle. Tačiau, naujausi tyrimai atskleidžia ką kitą.

Jį atliko geologai iš Kalifornijos technologijų instituto ir Floridos Majamio universiteto. Mokslininkai teigia, kad vadovėliuose rodomas paveikslėlis klaidina.

Tokios siauros čiurkšlės iš tiesų neegzistuoja, teigia nusipelnęs geofizikos profesorius iš Kalifornijos technologijų instituto Donas Andersonas. Iš tikrųjų, elementarūs fizikos dėsniai prieštarauja tokių srautų, vadinamų mantijos šilumos srautais, galimybei, o naujieji tyrimų jo idėjas patvirtina.

„Mantijos šilumos srautai niekad neturėjo jokio racionalus fizikinio ar logiško pagrindo, - sako D. Andersonas. – Jie primena Rudyardo Kiplingo pasakų rinkinį „Just So Stories“ („Šiaip pasakos“), kur pasakojama, kodėl žirafų kaklai tokie ilgi“.

D. Andersonas ir garsus jūrų geologijos ir geofizikos profesorius iš Majamio universiteto James'as Natlandas savo atliktą tyrimą pristato Nacionalinės Mokslų Akademijos darbų rugsėjo 8 d. apžvalgoje, su kuria galima susipažinti interneto svetainėje „Proceedings of the National Academy of Sciences“.

Kaip aiškina D. Andersonas, pagal dabartinę mantijos šilumos srauto teoriją karštis iš Žemės branduolio neaiškiais būdais suformuoja siaurus karštos magmos srautus, kurie trykšta per mantiją ir veržiasi į paviršių. Šiais srautais, tarsi vamzdžiais, iš branduolio perduodamas karštis, o kaip konkrečiai jie susiformuoja - nėra aišku. Bet manoma, kad jie prasideda ten, kur Žemės branduolys susisiekia su mantija, beveik 3 000 kilometrų gylyje po žeme – beveik pusiaukelėje iki planetos centro. Teoriniu požiūriu, šie srautai gali būti ne daugiau kaip 300 kilometrų pločio. Manoma, kad dėl siaurų mantijos srautų, kylančių iš mantijos ir branduolio ribos, susidaro karštieji taškai.

Nors mantijos viršutinė yra tarsi skystas dumblas, pats aukščiausias sluoksnis sudarytas iš suskilinėjusių kietos uolienos plokščių, plaukiojančių magmos paviršiuje. Magma iš po plokštėmis esančios mantijos prasiveržia per plokštę ir suformuoja ugnikalnius. Plokštėms dreifuojant ties jų ribomis susiformuoja ugnikalnių grandinės – tokios, kaip Havajų ir Samoa salų grandinės.

„Pastaruosius dvidešimt metų atlikta daugybė mokslinių tyrimų - ir išleistos milžiniškos sumos pinigų - mėginant atrasti siaurus mantijos šilumos srautus, kurie kyla į viršų“, - teigia D. Andersonas.

Ieškodami šių hipotetinių srautų, mokslininkai tiria pasaulio seisminį aktyvumą. Tiek didžiausi žemės drebėjimai, tiek menkiausi požeminiai smūgiai siunčia seismines bangas per Žemės gelmes. Ta medžiaga, kurią skrodžia šios bangos, turi įtakos tų bangų savybėms, tokioms, kaip greitis. Tokias bangas tiriantys mokslininkai, pasitelkę šimtus seisminių stočių, įrengtų paviršiuje, tokiose vietovėse, kaip Havajai, Islandija ir Jeloustouno nacionalinis parkas, gali nustatyti, ar iš tiesų egzistuoja siauri mantijų šilumos srautai, ar ugnikalniai tiesiog susiformuoja iš magmos, kuri absorbuojasi seklesnėje, akytoje it kempinė, mantijoje.

Niekam kol kas nepavyko nustatyti spėjamų siaurų šilumos srautų, nors nėra ir įrodymų, kad jie tikrai neegzistuoja. Galbūt šie srautai tiesiog per siauri, kad būtų matomi, teigia D. Andersonas. Itin platūs ruožai po paviršiumi aiškinami kaip magmos srautai arba supersrautai, bet, visgi, jie pernelyg platūs, kad galėtų būti pripažinti siaurais mantijos srautais.

Dabar, iš dalies dėl to, kad atsiranda daugiau seisminių stočių, įrengtų vis arčiau viena kitos, taip pat dėl išsamesnių mokslinių teorinių tyrinėjimų, planetos seismologijos analizė tampa pakankamai įtikinama, kad galima būtų tvirtinti, kad jokių siaurų magmos srautų nėra, teigia D. Andersonas ir J. Natlandas. Jų surinkti duomenys rodo, kad egzistuoja dideli, į viršų kylantys mantijos gabalai, maždaug tūkstančio kilometrų pločio.

Anot mantijos srautų teorijos, kaip aiškina D. Andersonas, karštį, kuris srautais keliamas į viršų, išlygina lėtesnis atvėsusių, plačių ir tolygių mantijos gabalų judėjimas žemyn. Tokie srautų mainai primena lavos lempą, kurioje vaško lašai šildomi iš apačios, o paskui kyla, prieš atvėsdami ir nukrisdami. Tačiau lavos lempai reikalinga elektra, sako jis, o šio išorinio energijos šaltinio tokia izoliuota planeta kaip Žemė neturi.

Nauji tyrimai rodo, kad iš tikrųjų vyksta absoliučiai priešingas procesas: vietoj siaurų srautų driekiasi platūs į paviršių kylantys ruožai, kurių atsvara yra siauri grimztančios medžiagos kanalai, vadinami plokštėmis. Šį judėjimą skatina ne karštis, kylantis iš branduolio, bet vėstanti temperatūra Žemės paviršiuje. Iš tiesų, teigia D. Andersonas, tai yra tikrų tikriausia mantijos konvekcija, apie kurią prieš daugiau nei šimtmetį pirmą kartą prakalbo lordas Kelvinas. Kai medžiaga planetos plutoje vėsta, ji grimzta gilyn į mantiją ir iš ten išspaudžia takesnę, šiltesnę medžiagą.

„Tai, kas nauja, yra neįtikimai paprasta: kylančios mantijos bangos driekiasi per tūkstančius kilometrų“, - sako D. Andersonas. Ir tada ties tektoninių plokščių sandūromis formuojasi ugnikalniai – štai tokia teorija apie tai, kaip juda ir funkcionuoja Žemės plokštės. Magma, kurios tankis yra mažesnis nei supančios mantijos, kyla, kol pasiekia plokščių dugną ar juose žiojinčius plyšius. Slėgis plokštėse ir plyšiuose bei kitos tektoninės jėgos gali išspausti magmą, lygiai kaip iš kempinės išspaudžiamas vanduo. Tada magma veržiasi aukštyn ir iškelia ugnikalnius. Magma iškyla iš viršutinio 200 kilometrų gylio mantijos sluoksnio, o ne iš tūkstančių kilometrų gylio, kaip kad tvirtina mantijos srautų teorijos šalininkai.

„Tai akivaizdžiai rodo, kad ugnikalniai yra įprastos plataus masto konvekcijos ir plokščių tektonikos rezultatas“, - sako D. Andersonas. Jis vadina šią teoriją „nuo viršaus žemyn einančia tektonika“, pagrįsta pradiniais Kelvino mantijos konvekcijos principais. Anot šios teorijos, vidinių Žemės procesų varomoji jėga yra ne karštis, kylantis iš branduolio, o vėstantis planetos paviršius. Šis vėsimas ir plokščių tektonika lemia mantijos konvekciją, branduolio vėsimą ir magnetinį Žemės lauką. Ugnikalniai ir plyšiai plokštėje tėra šalutiniai padariniai.

Turimo rezultatai taip pat yra svarbūs uolienų struktūros, ypač tam tikrų izotopų santykio, tyrimams, teigia J. Natlandas. Remiantis mantijos srautų idėja, Išmatuojamas izotopų santykis priklauso nuo medžiagų maišymosi telkiniuose viršutiniame ir apatiniame mantijos sluoksniuose, kuriuos skiria tūkstančiai kilometrų. Bet jeigu nėra jokių mantijos srautų, tuomet izotopų maišymais greičiausiai vyksta į viršų kylančiuose srautuose bei gretimoje mantijoje, viršutiniame 1000 kilometrų Žemės sluoksnyje.

Artimiau su šiuo mokslo darbu galima susipažinti čia.

Komentarai (0)