Οι πρώτες ημέρες του σχηματισμού της Γης
Νέα έρευνα ρίχνει φως στις πρώτες ημέρες του σχηματισμού της Γης.
Νέα έρευνα με επικεφαλής έναν καθηγητή του Πανεπιστημίου του Γιορκ ρίχνει φως στις πρώτες ημέρες του σχηματισμού της Γης και πιθανώς θέτει υπό αμφισβήτηση ορισμένες προηγούμενες υποθέσεις στην πλανητική επιστήμη σχετικά με τα πρώτα χρόνια των βραχωδών πλανητών. Καθιερώνοντας μια άμεση σύνδεση μεταξύ της εσωτερικής δυναμικής της Γης που εμφανίζεται στα πρώτα 100 εκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της και της σημερινής της δομής, το έργο είναι ένα από τα πρώτα στον τομέα που συνδύασε τη μηχανική των ρευστών με τη χημεία για την καλύτερη κατανόηση της πρώιμης εξέλιξης της Γης.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature .
«Αυτή η μελέτη είναι η πρώτη που αποδεικνύει, χρησιμοποιώντας ένα φυσικό μοντέλο , ότι τα χαρακτηριστικά πρώτης τάξης της δομής του κατώτερου μανδύα της Γης δημιουργήθηκαν πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, πολύ σύντομα μετά την εμφάνιση του πλανήτη», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας της Σχολής Επιστημών, Επίκουρος Καθηγητής Charles-Édouard Boukaré στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας στο York.
Αριθμητικές προσομοιώσεις της στερεοποίησης του μανδύα της Γης από μια ωκεάνια κατάσταση μάγματος. Από: Nature (2025).
Ο μανδύας είναι το βραχώδες περίβλημα που περιβάλλει τον σιδερένιο πυρήνα των βραχωδών πλανητών. Η δομή και η δυναμική του κατώτερου μανδύα της Γης διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε όλη την ιστορία της Γης καθώς υπαγορεύει, μεταξύ άλλων, την ψύξη του πυρήνα της Γης όπου δημιουργείται το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Ο Μπουκαρέ λέει ότι ενώ η σεισμολογία, η γεωδυναμική και η πετρολογία έχουν βοηθήσει να απαντηθούν πολλά ερωτήματα σχετικά με τη σημερινή θερμοχημική δομή του εσωτερικού της Γης, ένα βασικό ερώτημα παραμένει: Πόσο χρονών είναι αυτές οι δομές και πώς σχηματίστηκαν; Το να προσπαθείς να απαντήσεις σε αυτό, λέει, μοιάζει πολύ με το να κοιτάς ένα άτομο με τη μορφή ενός ενήλικα εναντίον ενός παιδιού και να καταλαβαίνεις πώς οι ενεργειακές του συνθήκες δεν θα είναι ίδιες.
«Αν παίρνετε τα παιδιά, μερικές φορές κάνουν τρελά πράγματα επειδή έχουν πολλή ενέργεια, όπως οι πλανήτες όταν είναι μικροί. Όταν μεγαλώνουμε, δεν κάνουμε τόσα τρελά πράγματα, επειδή η δραστηριότητά μας ή το επίπεδο ενέργειάς μας μειώνεται. Έτσι, η δυναμική είναι πολύ διαφορετική, αλλά υπάρχουν μερικά πράγματα που κάνουμε όταν είμαστε πολύ νέοι που μπορεί να επηρεάσουν ολόκληρη τη ζωή μας», λέει. «Είναι το ίδιο πράγμα για τους πλανήτες. Υπάρχουν ορισμένες πτυχές της πολύ πρώιμης εξέλιξης των πλανητών που μπορούμε πραγματικά να δούμε στη δομή τους σήμερα».
Για να κατανοήσουμε καλύτερα τους παλιούς πλανήτες, πρέπει πρώτα να μάθουμε πώς συμπεριφέρονται οι νέοι πλανήτες.
Δεδομένου ότι οι προσομοιώσεις του μανδύα της Γης επικεντρώνονται κυρίως στις σημερινές συνθήκες στερεάς κατάστασης, ο Μπουκαρέ έπρεπε να αναπτύξει ένα νέο μοντέλο για να εξερευνήσει τις πρώτες μέρες της Γης όταν ο μανδύας ήταν πολύ πιο ζεστός και ουσιαστικά λιωμένος, έργο που έκανε από το διδακτορικό του.
Το μοντέλο του Boukaré βασίζεται σε μια προσέγγιση πολυφασικής ροής που επιτρέπει την αποτύπωση της δυναμικής της στερεοποίησης του μάγματος σε πλανητική κλίμακα. Χρησιμοποιώντας το μοντέλο του, μελέτησε πώς ο πρώιμος μανδύας μετατράπηκε από τηγμένη σε στερεή κατάσταση . Αυτός και η ομάδα του εξεπλάγησαν όταν ανακάλυψαν ότι οι περισσότεροι από τους κρυστάλλους σχηματίστηκαν σε χαμηλή πίεση, κάτι που, όπως λέει, δημιουργεί μια πολύ διαφορετική χημική υπογραφή από αυτό που θα παραγόταν σε βάθος σε περιβάλλον υψηλής πίεσης. Αυτό αμφισβητεί τις επικρατούσες υποθέσεις στις πλανητικές επιστήμες σχετικά με το πώς στερεοποιούνται οι βραχώδεις πλανήτες.
«Μέχρι τώρα, υποθέταμε ότι η γεωχημεία του κάτω μανδύα διέπεται πιθανώς από χημικές αντιδράσεις υψηλής πίεσης και τώρα φαίνεται ότι πρέπει να λάβουμε υπόψη και τις αντίστοιχες χαμηλής πίεσης».
Ο Μπουκαρέ λέει ότι αυτή η εργασία θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην πρόβλεψη της συμπεριφοράς άλλων πλανητών στη συνέχεια.
«Αν γνωρίζουμε κάποιου είδους αρχικές συνθήκες και γνωρίζουμε τις κύριες διαδικασίες της πλανητικής εξέλιξης, μπορούμε να προβλέψουμε πώς θα εξελιχθούν οι πλανήτες».
Γεωδίφης με πληροφορίες από το Πανεπιστήμιο York
Charles-Édouard Boukaré, Solidification of Earth's mantle led inevitably to a basal magma ocean, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08701-z. www.nature.com/articles/s41586-025-08701-z
https://www.nature.com/
