Radiația solară poate influența locația depozitelor de minerale, relevă un articol publicat în Nature Communications de o echipă de cercetători din care face parte prof. Mihai Ducea, de la FGG-UB și ICUB

 Geologul Mihai Ducea, profesor la Facultatea de Geologie și Geofizică a UB și la Universitatea din Arizona, coordonator al secțiunii de Științele Vieții, Mediului și ale Pământului din cadrul Institutului de Cercetare al Universității din București (ICUB), a publicat, împreună cu mai mulți colegi de la Institutul de Geologie și Geofizică (IGG) al Academiei Chineze de Științe și de la Universitatea Chineză de Geoștiințe, articolul “Latitude-dependent oxygen fugacity in arc magmas”.

Studiul, publicat pe 18 iulie 2024 în revista Nature Communications, relevă o conexiune surprinzătoare între radiațiile solare și procesele mantale.

De ani de zile, oamenii de știință au crezut că schimbările din interiorul Pământului, cum ar fi erupțiile vulcanice și coliziunile plăcilor tectonice, influențează în principal mediile de la suprafață. Evenimente precum extincția în masă de acum aproximativ 66 de milioane de ani și tranzițiile între climatele de gheață și de seră erau considerate a fi determinate în special de aceste procese profunde ale Pământului. În acest context, o echipă de oameni de știință chinezi, români și americani relevă într-un nou studiu un aspect surprinzător: radiațiile solare pot influența și interiorul profund al Pământului și chiar formarea depozitelor de minerale.

Radiația solară variază cu latitudinea, creând gradiente de temperatură pe suprafața mării care influențează distribuția vieții marine. Aceste organisme bogate în carbon sunt transportate în interiorul Pământului prin subducția plăcilor oceanice. Cercetătorii au descoperit că acest proces afectează semnificativ starea redox a magmei de arc, adică echilibrul dintre condițiile de reducere (pierdere de oxigen sau câștig de electroni) și oxidare (câștig de oxigen sau pierdere de electroni) în cadrul magmei formate în arcurile vulcanice. Organismele marine operează ca un carbon organic, acționând ca un important agent reducător pentru Pământul solid. În consecință, starea redox a magmei de arc poate reflecta modul în care radiația soarelui pătrunde adânc în Pământ.

Multe minereuri metalice, cum ar fi cuprul, staniul și litiul—elemente cheie pentru tehnologiile de energie regenerabilă—sunt sensibile la condițiile redox. Ca urmare, înțelegerea distribuției spațiale și temporale a stării redox globale are implicații semnificative pentru prezicerea locațiilor și disponibilității acestor resurse critice.

Datorită decadelor de muncă dedicată a geologilor din întreaga lume, campaniile de teren au recuperat mii de probe de magmă, atât din adâncul Pământului, cât și din mare, care oferă perspective remarcabile asupra interacțiunilor dintre clima de suprafață și procesele adânci ale Pământului. Prin compilarea datelor geochimice globale din magmele moderne de arc și din incluziunile de topitură din olivină, cercetătorii au constatat că magma din regiunile de latitudine inferioară este mai puțin oxidată decât cea din zonele de latitudine superioară.

„Studiile anterioare au comparat în principal probe din aceleași regiuni longitudinale, cum ar fi SUA în emisfera nordică și Mexicul în zona tropicală, fără a găsi diferențe semnificative. Cu toate acestea, probele noastre din diferite latitudini au arătat reacții redox variate, ceea ce ne-a stârnit curiozitatea. Încercând să explicăm aceste diferențe, am descoperit acest tipar neașteptat”, arată Bo Wan, geolog și coautor al studiului. „Acest tipar neașteptat sugerează că există o influență directă a climei de la suprafață asupra interiorului adânc al Pământului. De asemenea, sugerează că mediul și clima de la suprafața Pământului au o influență vitală asupra interiorului adânc al Pământului.”

Deci, cum influențează radiația solară procesele din interiorul Pământului?

Oamenii de știință analizează mici incluziuni de topitură din mineralele de olivină și datele globale din rocă pentru a determina starea redox a magmei de arc. Nivelurile de vanadiu și scandiu au servit ca indicatori cheie în modelele geochimice, relevând o distribuție redox dependentă de latitudine.

Incluziuni de topitură găzduite în olivină (credit: Yadong Wu)

Dovezi suplimentare au venit din studiile de pe fundul oceanului, care arată o stare de oxidare redusă a depozitelor de carbon la latitudinile inferioare. Acest carbon interacționează cu sulful pentru a forma sulfururi care sunt apoi transportate în manta, contribuind la tiparul redox observat.

„Tiparul observat sugerează o legătură puternică între mediul de suprafață și starea redox a interiorului adânc al Pământului, oferind noi direcții pentru explorarea resurselor și efectelor de mediu ale sistemelor de subducție la diferite latitudini”, explică Mihai Ducea, coautor și consilier postdoctoral al lui Fangyang Hu, autorul principal.

Deși concluziile sunt convingătoare, cercetătorii recunosc nevoia de date mai extinse din sedimentele marine și cele subduse, la nivel global, dar studiul deschide în mod cert noi căi de explorare științifică.

Articolul integral poate fi accesat gratuit aici.

Studiul a fost realizat cu sprijinul programului PNRR-III-C9-2023–I8 al Ministerului Cercetării, Inovării și Digitalizării, în cadrul proiectului “Paleotopography and Crustal Evolution (PACE)” (PNRR 64/2023). Mai multe informații despre proiectul PACE pot fi accesate aici.

Explicație imagine știre: Un geolog colectează probe de magmă într-o campanie de teren pe Platoul Tibetan. (Credit: Fangyang Hu)