Zemské nitro polyká ohromnou spoustu vody  
Seismologický průzkum Mariánského příkopu odhalil ohromné množství hornin bohatých na vodu, které zajíždějí s Pacifickou tektonickou deskou do hlubin. Hladina vody v oceánech je přitom ale stále zhruba stejná. Voda se tedy musí opět vracet na povrch, zřejmě během vulkanických erupcí v podobě vodní páry.
Hlubiny oceánu: Kredit: CC0 Public Domain.
Hlubiny oceánu: Kredit: CC0 Public Domain.

Povrch naší planety vypadá velmi pevný a neměnný. Je to ale svět věčného pohybu, který není úplně rychlý, ale zato je důkladný. Tektonické desky vozí kontinenty sem a tam a na jejich okrajích se neustále třese země a šlehají plameny z jícnů sopek. Jak ukazuje nová studie týmu americké Washington University v St. Louis, v neklidných trhlinách mezi tektonickými deskami mizí do zemských hlubin velká spousta vody. Výzkum před pár dny publikoval časopis Nature.

 

Chen Cai. Kredit: Washington University in St. Louis.
Chen Cai.
Kredit: Washington University in St. Louis.

Vedoucí týmu Chen Cai tvrdí, že všem bylo už dávno jasné, že v subdukčních zónách, tedy v trhlinách mezi tektonickými deskami, nejspíš protéká voda do nitra Země. Nevěděli jsme ale, kolik vody to vlastně je. Dosavadní odhady množství vody z oceánů, která se dostane do větších hloubek než 100 kilometrů, se mezi sebou značně lišily.

 

Cai s jeho kolegové celý rok „naslouchali“ veškerým otřesům Země, od seismického šumu až po zemětřesení. Využili k tomu síť 19 pasivních seismografů, které jsou rozmístěné na dně oceánu kolem slavného Mariánského příkopu, nejhlubšího zářezu mořského dna, který známe. Společně s nimi sledovali 7 seismografů umístěných na ostrovech. Mariánský příkop je přitom tektonického původu a probíhá v délce asi 2550 kilometrů, poblíž ostrova Guam v místech, kde se Pacifická tektonická deska podsouvá, čili subdukuje pod Filipínskou desku a zanořuje se do hlubin Země.

 

Průřez Mariánským příkopem. Kredit: US government / Wikimedia Commons.
Průřez Mariánským příkopem. Kredit: US government / Wikimedia Commons.

Z detailních seismických pozorování získali vědci představu o tom, jaké množství hornin, které obsahují vodu, vchází do této tektonické zóny. Ukázalo se, že v oblasti Mariánského příkopu sahají horniny s velkým obsahem vody až asi 32 kilometrů pod dno oceánu. To je mnohem hlouběji, než si vědci doposud mysleli. A tyto horniny pojmou skutečně ohromné množství vody.


Cai a spol. nakonec došli k závěru, že v oblasti Mariánského příkopu vchází do subdukční zóny v horninách asi čtyřikrát více vody, než kolik činily dosavadní průměrné odhady. Badatelé poté své odhady rozšířili na celou planetu a odvodili z toho, že do tektonických zón a tím pádem i do zemských hlubin vstupuje oproti původním představám asi třikrát více vody.

 

Zároveň je jasné, že se voda zase nějakým způsobem musí dostávat zpátky do oceánu. Geologické výzkumy totiž ukazují, že hladina oceánů naší planety je v průběhu geologické historie relativně stabilní. Podle toho, co víme, tak se pohybuje v rozmezí asi 300 metrů, což není zase tak mnoho.


Odborníci mají obvykle za to, že se většina vody, kterou polykají zemské hlubiny, vrací zpátky jako vodní pára, kterou vychrlí vulkány během svých erupcí. Podle výpočtů Caiova týmu to teď ale vypadá, že planeta pohltí více vody, než kolik jí sopky zase vysoptí. Nicméně, hladiny oceánů jsou přesto stabilní, takže tam někde musí být nějaký háček. Problém je asi v tom, že odhady množství vody v sopečných erupcích jsou velice nejisté. Výzkum koloběhu vodu oceánů v nitru Země budu ještě rozhodně pokračovat a je co objevovat. Vědci nedávno rozmístili podobnou síť seismografů kolem pobřeží Aljašky a budou zjišťovat, kolik vody spolykají zemské hlubiny v těchto místech.

Literatura
Washington University in St. Louis 14. 11. 2018, Nature 563: 389–392.

Datum: 22.11.2018
Tisk článku

Související články:

Ve vnějším jádru Země teče obrovská řeka roztaveného železa     Autor: Stanislav Mihulka (27.12.2016)
Diamant z hlubin přinesl první nález jednoho z nejhojnějších minerálů Země     Autor: Stanislav Mihulka (09.03.2018)
Hlubiny Země skrývají ohromný poklad diamantů. Ale je nepřístupný     Autor: Stanislav Mihulka (17.07.2018)



Diskuze:

Uhlovodíky

Marek Zelenka,2018-11-22 22:36:48

Mimo jiné v souladu s hypotézou tvůrce periodické tabulky prvků Mendělejeva a jiných vědců (a ověřeno laboratorně) právě v procesu průchodu vodní masy, která se dostává trhlinami v mořském dně ve formě páry na karbidy kovů vzniká v magmatickém procesu rozklad vody na vodík a sloučení s molekulou uhlíku. Není na to potřeba žádný vybájený biologický materiál, který tato ložiska kontaminuje jako marker zřejmě až mnohem později a dodatečně :-)

Odpovědět


Re: Uhlovodíky

Richard Vacek,2018-11-23 12:50:07

Takže jsme vlastně objevili první krůček k tomu, jak vznikají ložiska ropy a zemního plynu. Třeba nakonec zjistíme, že nově vznikají rychlejším tempem, než je stačíme těžit.

Odpovědět


Re: Re: Uhlovodíky

Marek Zelenka,2018-11-25 13:52:19

Pokud se vznik této strategické energie přesune do oblasti její neobnovitelnosti jako vzácnost jakéhosi rozpadu biologického materiálu trvající miliony let, lze cenu takové komodity navýšit mnohanásobně ku prospěch vlastníků takových nalezišť. Empiricky se však dosud vznik ropy z biologického materiálu potvrdit nepodařilo, a jedná se tudíž jen o jakousi společenskou víru.

Odpovědět

"čierni fajčiari"

Martin Smatana,2018-11-22 17:50:09

Voda sa zrejme dostáva naspäť do oceánu aj cez "čiernych fajčiarov". Treba si hlavne uvedomiť, že rýchlosť subdukcie je nanajvýš tak v desiatkach centimetrov za rok, ale skôr v centimetroch za rok. A v podstate logicky môže ísť iba o tú vodu, ktorou sú nasýtené usadeniny, neviem si predstaviť, že by na samom dne hlbokomorskej priekopy boli diery, do ktorých by vtekala voda :D Aj keď vylúčiť to nemôžem, nebol som tam.

https://sk.wikipedia.org/wiki/%C4%8Cierny_faj%C4%8Diar

Odpovědět

Neurcite mnozstvo

Roman Halaj,2018-11-22 17:37:49

Dobry den, o akom mnozstve vody teda clanok v odhadoch pojednava v hmotnostnych alebo objemovych jednotkach? Vdaka

Odpovědět


Re: Neurcite mnozstvo

Petr Kr,2018-11-22 18:00:19

A není to jedno, když je to dnes 3x více než bylo včera?

Odpovědět


Re: Neurcite mnozstvo

Daniel Konečný,2018-11-22 18:07:37

3x tolik je sice hezké, ale kolik to teda vlastně je? Klidně v molech

Odpovědět


Re: Re: Neurcite mnozstvo

Josef Hrncirik,2018-11-22 19:33:04

Kolik koksu by se tam mělo sypat aby časem klesla cena diamantů?

Odpovědět


Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Jan Novák9,2018-11-22 19:47:27

Není potřeba, diamanty umíme celkem levně vyrábět po tunách a jsou kvalitnější než přírodní.

Odpovědět


Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Pavel Nedbal,2018-11-22 19:56:01

Není to originální, už se to probíralo, ale myslím, že stojí za připomenutí - do vrtů v subdukujícím materiálu bych vkládal radioaktivní odpad. Než se to recykluje sopkami, bude to čisté. Považoval bych to za bezpečnější způsob, než zabetonovávat do hornin na souši (za hlavní problém považuji produkci tepla, které suché horniny špatně odvádí, v mokré zanořující se oceánské kůře to bude chlazeno lépe).

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Pavel Hudecek,2018-11-23 10:07:05

Právě s ohledem na to, že zatím s jistotou nevíme co se děje s vodou tudy vstupující, bych zrovna tohle ještě radši nedělal. Navíc bych se dost obával, jestli nebudou kontejnery dřív mechanicky rozdrceny, než se dostanou do bezpečné hloubky. Aspoň mě přijde, že taková subdukční zóna je slušnej mlejnek:-)

Ale jsou i vhodná místa na pevnině. Tam se zas jedná o podloží s vyšším obsahem síry. Myšlenka je opačná: Nechladit, okolní materiál se roztaví a žhavý kontejner se časem propadne do hlubin.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Novák Jiří,2018-11-23 10:59:02

No moment, jaképak ukládání? Není to tak dávno, kdy i tady na oslu technokrati blouznili, jak v reaktorech X-té generace se zužitkuje beze zbytku jaderný odpad z dnešních reaktorů. A jak to všichni od Rusáků po Číňany mohutně vyvíjejí, ani neděli nedrží. Takže to bylo taky jenom takové "plácnutí do vody" jako např. jaderná fůze?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Pavel Hudecek,2018-11-23 12:56:23

To je ekonomická záležitost:
- Uran teoreticky brzo dojde a reaktory ho většinu nespálí. Takže by se vyplatilo ho recyklovat spolu s dalšími prvky, jako Pu. Už se to i vyrábí, říká se tomu MOX - mixed oxides.
- Jenže zpracování vysoce radioaktivního použitého paliva je velmi náročné =drahé.
- Uranu je nakonec víc než se dřív uvádělo (vzrostlo dnes těžitelné množství oproti těžbě technologiemi před 40 lety) a jaderná energetika se využívá méně.
- Máte taky thorium, to se sice v reaktorech využívá složitějc, ale zásoba vychází na desetitisíce let.

Podle míry využívání jaderné energetiky a rozvoje technologií se pak může vyplatit otevřený nebo uzavřený cyklus a nelze vyloučit, že v průběhu pár staletí se názor na to několikrát obrátí a třeba se i bude vykopávat dříve zakopaný "odpad":-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Pavel Nedbal,2018-11-23 13:31:50

Tak moment, já jsem do článku nenapsal některé detaily:
- kontejnery vkládané do subdukce musí být samozřejmě naprosto plné, bez dutin, a v takové úpravě, aby jejich modul pružnosti byl cca jako plášť. Tak nemůže docházet k drcení, jen ke kompresi,
- subdukční zóna jako mlýnek asi je, ale není to na rozměrech kontejnerů, ale na mnohem větší škále (kilometry). Takže nehrozí mlýnek na maso,
- odpadem rozumím zcela nevyužitelné, tj. především štěpné produkty, které jsou už energeticky nevyužitelné, nebo nepřepracovatelné na štěpný materiál (ponecháme si izotopy U, Th, Pu, případně využitelné transurany) - teprve ostatní je odpad. A mohou to být i odpady nízkoaktivní, dále pláště aktivních zón, nádoby reaktorů, n-aktivovaný materiál).
Co se týče navrhované možnosti právě využít teplo a nechat, aby si odpad protavil cestu do nitra sám, tak tam asi tolik tepla zase nebude. Ale byl někde návrh, že kdyby se do vrtu většího průměru nalilo tekuté železo ve větším množství, že by takový kanál vytvořit dokázalo - zde nevím.
Ale ukládat, jak se začíná realizovat tuším ve Finsku, a jak se plánuje u nás, do hornin (žuly), tedy materiálu s nevalnou vodivostí (viz: hodnota tepelného toku z nitra směrem k povrchu na území ČR je 50-100mW/m2), s neurčitým zvodněním - riziko chemického rozleptání a kontaminace vod - a navíc v oblasti, kde se čeká sice velmi pozvolná, ale přesto neúprosná tektonická aktivita viz africká a evropská deska) považuji za krajně nevhodné.
Pokud někde na kontinentech uložit, pak pouze blízko středu naprosto klidných a nehybných starých horninových celků (třeba Nularbor v Austrálii).

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Petr Kr,2018-11-23 13:55:54

Např. ten tepelný tok je ovlivňován teplotou (přesněji rozdílen teplot), takže pozor na matení veřejnosti. Bude-li vyšší teplota, "poteče" to více. Nedělejte z žuly polystyrén. Tak blízcí si zase nejsou.
K tomu vývozu do Austrálie. Ježíš říkal: "Vy po mne kamenem, já po vás chlebem." Ale on snad nebyl Australan? Nebo nám za to Austrálie opravdu dá uhlí a obilí zadara? A pak dotaz ke stabilitě žulových vrstev. Hornina se stářím stovky milionu let až miliardy let není dobrá možná ve Finsku, kde je to blízko nevyzpytatelného Ruska, ale Švédům se to zdá OK. Zvláště, když zvážíme, že např. sklo se vodou ještě nepodařilo rozleptat.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Pavel Nedbal,2018-11-23 19:37:49

No, žula sice polystyrenový koeficient tepelné vodivosti nemá, ale když se podíváte v jak malé hloubce je konstantní teplota, tak je zřejmé, že je dost dobrý izolant. Koneckonců známe gradient teploty s hloubkou, že. A tak vidíme, že ten prostup je opravdu malý a několik kontejnerů á 10kW tepla to pěkně rozpálí (=zrychlí reakce plášťového materiálu a později odpadů s něčím reaktivním v okolí, zvl. vodou, resp. vodnými roztoky). Sklo se neutrální vodou neleptá, ale co když vzroste pH, objeví se ionty F?
Kromě toho ta Skandinávie (zkusíme vynechat humor - i bez ruského vlivu :)) se poněkud hýbe - vystupuje po poslední době ledové, a zase bude v další ledové době klesat a ledovce ji začnou svými splazy rozebírat. A myslíte, 1mm rychlost eroze/rok je to málo, nebo ne? Myslíte si, že 10exp5 let na bezpečný rozpad stačí? Já ne, přidal bych řád. Takže bych opravdu hledal vhodná místa starých pevninských štítů. Dle mého názoru je dosud nevyřešená konečná likvidace hlavní brzdou jaderné (štěpné) energetiky (a v sice výrazně menší, ale taky významné míře se týká i případné TJ energetiky).
A vůbec, žijeme si tady v relativně mírové době, taky doufáte, že tomu tak bude navždy, nebo nepřítel jaderné elektrárny a úložiště ušetří?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Pavel Nedbal,2018-11-24 13:14:59

Omlouvám se, ujel jsem (velmi) z tématu.
Je (z izotopického složení) alespoň povědomí, jestli je sopečný materiál z oblouků za subdukční zónou alespoň částečně původem za subdukované horniny?

Odpovědět


Re: Re: Neurcite mnozstvo

Petr Kr,2018-11-22 20:58:36

Je to prý až galon za minutu. Ale teď nevím, jestli za celý Tichý oceán nebo jen u Kalifornie.

Odpovědět


Re: Re: Re: Neurcite mnozstvo

Josef Hrncirik,2018-11-23 10:32:36

Nešiřte poplašnou zprávu, nebo Vás J.Janda vypne!
V Nature se Přirozeně píše, že jde o 94+- 17 Tg / (Myr.m).
Přirozeně jde o m šířky Mariánské subdukční zóny.
Kuba Přirozeně doporučuje uvádět zdroje (ne Jen financování).
Příroda 563, 389-392 (2018)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Určité množství v zatím neurčité šířce Mariánské subdukční zóny

Josef Hrncirik,2018-11-23 19:45:16

I Osel ví, že M. subdukční zóna je dlouhá 2550 km, tj. 2,55 Mm.
Článek v Přírodě DOI 10.1038/s41586-018-0655-4 tvrdí, že tok vody na 1m Přirozeně délky zóny je 94 Tg/Mrok; V celé zóně tedy za rok zmizí 0,24 km3 vody.
Dříve počítali, že hydratovaná tloušťka zanořující se desky je tlustá jen 3-4 míle ser
pentinitem (hadovcem) zaneřáděné zhydratované části desky s menší rychlosti šíření vln; lepší analýzou seismických vln byla zaserpentinizovaná část desky zvětšena na 24 km (tím vzniklo oněch 3,4x více) s obsahem vody cca 2 w% (při 19% obj. ser
pentinizace. Zaser pentizovaná deska se zanořuje rychlostí 50 mm/rok. Hustotu zaser
pentizované vrstvy sice tají, ale prozradili alespoň, že čistý by vytlustil z celé zaserpentizované desky 450 m vrstvu.
Až cca 10 cm před koncem článku se naserpentinovaný laskavý čtenář dozví, že onen ser pentinit hustí 2,52 cgs, zatímco peridotit v němž je unášen 3,32. Směs má tedy hustotu (0,19*2,52 + 0,81*3,32) = 3,17 a při 2%w vody jí v cm3 nese 0,063g, tj. v cm3 ser pentinitu 0,063/0,19 = 0,333 g/ml hadovce.
Nyní snadno zkontrolujeme, zda dostaneme udávaných 94 Tg/(Mrok.m)
5 cm rock/rok*45000 cm serpentinitu *0,333 cm3 vody*Mrok*(100cm = přirozeně/1m délky zóny)
= 75 Tg/(Mrok.m). Zdaněním 25,5% DPH dostaneme oněch netto 94 Tg/(Mrok.m)
Zaserpentinizovavá deska v subdukční zóně je tlustá 2 tucty kilometrů.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Určité množství v zatím neurčité šířce Mariánské subdukční zóny

Josef Hrncirik,2018-11-23 22:20:37

Subdukce vody Mariánským Příkopem je odhadována na 8% globální

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Určité množství v zatím neurčité šířce Mariánské subdukční zóny

Florian Stanislav,2018-11-26 17:54:54

Článek píše :"Geologické výzkumy totiž ukazují, že hladina oceánů naší planety je v průběhu geologické historie relativně stabilní. Podle toho, co víme, tak se pohybuje v rozmezí asi 300 metrů, což není zase tak mnoho."
Vailova křivka oceánské hladiny za 540 milionů let je v rozmezí možná 300 m.
https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S1342937X08001469-gr12.jpg
ale primární podíl tvoří změny vyvolané zaledněním/táním pevninských ledovců. Pak teplotní objemová roztažnost vody.
Pohlcování vody zemskou kůrou a její uvolnění jako pára je mnohem menší. A vliv na hladinu oceánů žádný.
Uvádíte 0,24 km3 vody pohlcené subdukcí / rok. To je asi polovina objemu Orlíku.
Předpokládejme maximalisticky, že subdukce probíhá na 100 000 km čáře, podsouvající se deska je silná 10 km a je v ní 10% vody, čili vrstva 1 km vody. Subdukce probíhá sotva 10 cm za rok ( 0,1 m/rok= O, OOO 1 km/rok). Pak se za rok zasune 100 000*1*O,0001 = 10 km3 vody za rok. Objem ledu Antarktidy je, myslím, 24 MILIONŮ km3 a odpovídá to zvýšení hladiny asi 67 m.
Na jiném místě diskuze.
K diskutovanému anorganickému vzniku ropy a plynu se stavím velmi skepticky. Anorganický původ uhlí snad nikdo nepředpokládá.
Uhlí se vytěží přes 7 miliard tun/rok, tedy řádově 7 km3 a odhaduje se těžitelnost uhlí sotva na 400 let.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Ropa
"Moderní výzkum dokázal přítomnost uhlovodíků v oceánských hřbetech, kde se rodí nová oceánská kůra. Tyto uhlovodíky prokazatelně nejsou z organického zdroje. Nalezená množství jsou sice velmi malá, přesto dokazují, že část uhlovodíků materiálu v blátě na dně mělkých moří zhruba před 100 miliony let, jinde se uvádí maximum před 130 miliony let. Stáří ropy lze podpořit analýzou radioizotopů.
http://www.vitejtenazemi.cz/cenia/index.php?p=ropa&site=doprava
"Dle vědci široce přijímané teorie vznikla ropa z prehistorických živočichů a rostlin žijících v oceánu před 300–400 miliony lety. Organické usazeniny vzniklé z těchto organismů byly překryty mocnou vrstvou písku a dalších usazenin a v době před cca 100 miliony lety pod nimi za působení vysokých tlaků a teplot začala vznikat ropa. "
Dnešní ložiska ropy nejsou v blízkosti podsouvání desek. Ani kde podsouvání bylo před 100 miliony let. Ložiska jsou v mělkých šelfových mořích současných a bývalých šelfech.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace