Stijena koja je putovala više od 90 km duboko u Zemlju uputila je naučnike na neočekivane temperature

Naučnici su u istočnom dijelu Papue Nove Gvineje proučili stijenu koja je prije otprilike 4,4 miliona godina bila povučena duboko u unutrašnjost Zemlje. Njen termalni „zapis", prema pisanju ScienceAlerta, ne odgovara onome što dosadašnji modeli predviđaju za zone subdukcije.

Uzorak je prikupljen s veće izložene stijenske formacije na Goodenough ostrvu, koja sadrži eklogit, stijenu koja nastaje pod visokim pritiskom. Analiza je pokazala da je stijena bila gurnuta na dubinu veću od 90 kilometara (56 milja) na lokalnoj zoni subdukcije. Pouzdana naznaka za to je mineral ceozit, koji se formira isključivo pod pritiscima na toj dubini ili dublje. Mineral cirkon omogućio je naučnicima da odrede kada je taj pritisak djelovao — ceozit je, prema procjeni, nastao u stijeni dok je bila duboko u Zemlji, prije oko 4,4 miliona godina.

Neočekivan temperaturni profil

Stijena je nekad bila dio fragmenta kontinentalne kore koji je, na granici tektonskih ploča, povučen u zonu subdukcije. Iako je Zemlja općenito toplija što se dublje ide, taj temperaturni gradijent nije uvijek pravilan.

Na dubini od oko 45 kilometara, procjenjuju istraživači, stijena je bila neobično topla, s temperaturom od oko 700 °C (1.292 °F) — toplijom nego što modeli predviđaju za zone subdukcije na toj dubini. Kad je stigla na dubinu veću od 90 kilometara, temperatura je porasla samo za dodatnih 100 °C.

„Ono što ovu stijenu čini tako zanimljivom jest to što bilježi dvije vrlo različite termalne situacije u različitim fazama njenog boravka duboko u Zemlji", kaže geolog Axel Schmitt s Curtin univerziteta u Australiji. „Na dubini od oko 45 kilometara stijena je bila iznenađujuće topla, ali kako je išla dublje, ušla je u okruženje hladnije nego što bismo inače očekivali na toj dubini."

Zone subdukcije, po dosadašnjem shvatanju, guraju relativno hladne stijene prema dolje, u toplije i pod većim pritiskom okruženje. Međutim, tim hladnijim stijenama treba vrijeme da se ugriju do temperature okoline, pa duboko zakopane stijene mogu ostati relativno hladnije u odnosu na okolinu. Ovaj uzorak bilježi neočekivano topli početak spuštanja, nakon kojeg slijedi hladnija završna faza.

Proturječi postojećim modelima

Prvi autor studije Jan Schönig, geoznanstvenik sa Univerziteta u Göttingenu u Njemačkoj, kaže da to „proturječi našim trenutnim termalnim modelima zona subdukcije".

Schmitt se slaže da je promjena od relativno vrućih uslova na manjoj dubini prema hladnijim uslovima dublje bila neočekivana. Jedno od mogućih objašnjenja, kaže, je da intenzivno smicanje na mjestu gdje se tektonske ploče susreću stvara dodatnu toplotu na relativno malim dubinama. Druga mogućnost je da je sistem mlad te zona subdukcije još nije ohlađena na niže temperature koje naučnici očekuju.

„Nalazi sugeriraju da termalna struktura ovih zona može biti složenija nego što se ranije mislilo, pomažući naučnicima da bolje razumiju kako subdukcija funkcioniše kroz milione do milijarde godina", izjavio je Schmitt. „Razumijevanje ovih temperaturnih promjena pomaže nam da izgradimo jasniju sliku ekstremnih uslova duboko u Zemlji, gdje tektonske ploče sudaraju i pokreću procese koji oblikuju površinu planete."

Prema riječima istraživača, nalazi pomažu da se bolje razumije kako subdukcija djeluje kroz duge vremenske periode Zemljine historije.