Pod Bermudskými ostrovy se nachází více než 20 kilometrů silná anomální vrstva horniny, jakou vědci dosud na Zemi nepozorovali. Nová studie založená na seismických datech odhaluje, že Bermudy stojí na geologické záhadě, která by mohla změnit naše chápání struktury oceánské kůry i vývoje ostrovů.
Když se řekne záhada spojená s Atlantským oceánem, mnohým se vybaví slavný Bermudský trojúhelník. Věda však právě odhalila, že záhada neleží na hladině, ale desítky kilometrů pod povrchem, kde se nachází gigantická skalní struktura, která se vymyká tomu, co jsme od geologie Země očekávali. A na rozdíl od příběhů o zmizelých lodích je tento příběh podložen seismickými daty, geofyzikálním modelováním a dlouholetým výzkumem původu Bermudských ostrovů.
Mezinárodní tým geologů objevil více než 20 kilometrů silnou vrstvu horniny, která se nachází pod oceánskou kůrou přímo pod Bermudskými ostrovy. Tento útvar je natolik neobvyklý, že nikde jinde na planetě nemá známý ekvivalent, přinejmenším s takovými vlastnostmi a tloušťkou, jaké zde byly pozorovány. Pro odborníky se jedná o jakýsi „přidaný blok“ na základně desky, anomálii, která si vynucuje revizi některých modelů toho, jak se oceánské tektonické desky budují a mění.
Za normálních okolností se pod oceánskou kůrou nachází zemský plášť, silná vrstva pevné horniny (i když schopná velmi pomalého proudění), která zasahuje do nitra planety. Přechod mezi kůrou a pláštěm je znám jako Mohorovičićova diskontinuita nebo jednoduše „Moho“ a je obvykle poměrně dobře ohraničený. Tým vědců pod vedením Williama Frazera však zjistil něco jiného: přechodný útvar z materiálu lehčího než okolní horniny, který se nachází mezi základnou zemské kůry a tím, co by se normálně považovalo za plášť. Je to, jako by někdo vložil klín z jiné horniny do místa, kde by neměl být.
„Obvykle byste očekávali oceánskou kůru a pak plášť, ale na Bermudách je tato další vrstva umístěna pod kůrou, v rámci tektonické desky, na které ostrov leží. Takové struktury jsou obecně známé jako litosférické „akrece“ nebo „kořeny“, ale ta bermudská vyniká svou velikostí, tloušťkou a anomálním složením,“ říká Frazer, seismolog z Carnegie Science ve Washingtonu D.C., ve studii publikované v časopise Geophysical Research Letters.
Takové struktury jsou obecně známé jako litosférické „akrece“ nebo „kořeny“, ale ta bermudská vyniká svou velikostí, tloušťkou a anomálním složením.
Hornina na místě, kde by být neměla
Frazerův tým k tomuto závěru dospěl na základě analýzy seismických vln ze vzdálených zemětřesení, která prošla touto oblastí. Studiem toho, jak se tyto vlny měnily při průchodu hlubinami pod Bermudami, se jim podařilo „spatřit“ atypickou úroveň horniny, která se rozchází s očekávanou strukturou Země. Nejedná se o přímý obraz, jako je fotografie, ale o rekonstrukci založenou na tom, jak se vlny zpomalují, vychylují nebo odrážejí při průchodu materiály různé hustoty a tuhosti.
To, co tyto vlny dělají, je něco jako ultrazvukové snímání Země: zaznamenávají změny v rychlosti, kterou se pohybují pod povrchem, což umožňuje identifikovat změny v hustotě a složení hornin. Zjednodušeně řečeno, pokud seismická vlna vstoupí do oblasti s lehčí nebo teplejší horninou, má tendenci se zpomalovat; pokud prochází hustším nebo chladnějším materiálem, zrychluje se. Vědci tak do hloubky přibližně 50 kilometrů odhalili materiál, který neodpovídá klasickým modelům planety. Pozorovali oblast s neobvykle nízkými seismickými rychlostmi, což svědčí o odlišném složení a pravděpodobně o hlubokém vulkanickém původu.
Nejpozoruhodnější je, že tato vrstva je znatelně silnější než jakákoli podobná struktura dosud pozorovaná v jiných oceánech. S tloušťkou téměř 20 kilometrů výrazně převyšuje typické přechody mezi kůrou a mantlem v jiných oblastech, které bývají mnohem tenčí. Na většině oceánských den je kůra silná asi 6-7 km a pod ní začíná svrchní plášť. Na Bermudách se naopak „přechodová zóna“ stává skutečným dalším blokem horniny, jakousi podpovrchovou platformou, na níž leží sopečná plošina ostrovů.
Jak se běžně tvoří oceánská kůra
Abychom pochopili, proč je to tak vzácné, je užitečné si připomenout, jak se oceánská kůra normálně tvoří. Na středooceánských hřbetech – velkých podmořských hřbetech, kde se oddělují tektonické desky – magma stoupá, chladne a vytváří novou kůru. Tato kůra se pomalu pohybuje, dále chladne a nakonec se může v subdukčních zónách propadnout zpět do pláště. V takovém cyklu je struktura kůry a pláště obvykle poměrně pravidelná. To, co vidíme na Bermudách, tento vzorec porušuje: dochází zde k lokálnímu „ztluštění“, které nelze vysvětlit pouze standardní tvorbou kůry na hřbetu.
Původ tohoto útvaru není dosud zcela vyřešen, ale teorie naznačují, že souvisí s dávnou vulkanickou historií oblasti. K poslední významné sopečné činnosti na Bermudách došlo asi před 31 miliony let a část tohoto dávného materiálu mohla proniknout pod zemskou kůru a ztuhnout do tohoto zvláštního útvaru. Již předchozí studie naznačily, že Bermudy zcela neodpovídají klasickému modelu „horké skvrny“ jako Havaj, ale mohou souviset s hlubšími procesy v plášti.
Hypotéza lehkého „kořene“ v plášti
Jedním z možných vysvětlení je, že během tohoto období intenzivní aktivity byly úlomky pláště bohaté na určité prvky, jako je uhlík, vytlačeny vzhůru a při ochlazování zachyceny a vytvořily jakýsi pevný „kořen“, který dnes podporuje vyvýšení plošiny, na níž se ostrovy objevují. Tento kořen by se choval jako skalní plovák: protože má menší hustotu než okolní plášť, měl by tendenci „tlačit“ kůru vzhůru a zvedat dno oceánu v této oblasti.
Tuto hypotézu posiluje samostatný výzkum, který ve vulkanických vzorcích z Bermud nalezl důkazy o přítomnosti materiálů bohatých na uhlík, což je něco, co se obvykle spojuje s hlubokými oblastmi zemského pláště. V roce 2019 například tým vedený geologem Estebanem Gazelem analyzoval horninová jádra získaná ze starobylé sopky pod Bermudami a nalezl chemické znaky, které ukazují na původ v hlubokém plášti, pravděpodobně v přechodové zóně mezi hloubkou 400 km a 660 km. Tato zóna je potenciálním „skladištěm“ vody a dalších těkavých látek a její zapojení do bermudského vulkanismu již naznačovalo, že se zde děje něco neobvyklého.
„Zmrazený“ přívod materiálu pod deskou
Práce Frazera a jeho kolegů nyní přidává další kousek do skládačky: nejenže před desítkami milionů let došlo k přísunu materiálu hluboko k povrchu, ale zdá se, že část tohoto materiálu byla „zmražena“ na základně desky a vytvořila tuto přechodnou strukturu. Místo prostého sopečného kanálu, který se časem vyčerpal, by se na Bermudách vyvinula skutečná podzemní platforma, kořen, který uchovává otisk této výjimečné sopečné epizody.
Kromě toho, že je tento objev fascinující, mění naše chápání vnitřní struktury Země, zejména toho, jak se formují a vyvíjejí oceánské ostrovy, které nejsou spojeny s aktivními vulkanickými ohnisky, jako jsou ty na Havaji. Tradičně se mnoho oceánských ostrovů vysvětluje třemi hlavními mechanismy: středooceánskými hřbety, horkými skvrnami a subdukčními oblouky. Zdá se však, že Bermudy kombinují prvky několika procesů a přidávají ještě jeden: akumulaci hlubokého plášťového materiálu na základně desky, který tam zůstává po desítky milionů let.
Vyzdvižení oceánského dna pod Bermudami bylo záhadou právě proto, že neexistují žádné známky současného vulkanismu, které by ho vysvětlovaly. Tato nová struktura by mohla být klíčem k pochopení, proč je zemská kůra pod ostrovy silnější a vyšší než v okolních oblastech. Pokud je kořen méně hustý než okolní plášť, funguje jako „polštář“, který udržuje plošinu ve výšce i dlouho poté, co povrchový vulkanismus utichl.
Objev navíc zapadá do myšlenky, která v geofyzice nabírá na síle: tektonické desky nejsou tuhé, neměnné bloky, ale mohou se v průběhu času zhušťovat, ztenčovat a vnitřně měnit. Litosféra – pevná vrstva, která zahrnuje zemskou kůru a svrchní část pláště – může získávat „přírůstky“ materiálu zespodu, jak se zřejmě stalo na Bermudách, nebo je ztrácet při subdukci a tepelné erozi. Každá z těchto modifikací zanechává otisk, který se po milionech let můžeme pokusit přečíst pomocí nástrojů, jako je seismologie.
Možné skryté struktury pod jinými oceány
Případ Bermud má také důsledky pro studium dalších míst na planetě. Pokud taková neobvyklá struktura dosud zůstala nepovšimnuta pod tak dobře prozkoumanou oblastí, jakou je severní Atlantik, je možné, že pod různými ostrovy nebo oceánskými plošinami se nacházejí další „skryté kořeny“, které jsme dosud dostatečně podrobně nezjistili. Zdokonalení sítě seismometrů na pevnině i na mořském dně nám umožní zpřesnit tyto „ultrazvukové skeny“ zemského nitra a zjistit, zda jsou Bermudy naprostou raritou, nebo první z několika takových struktur.
Na druhou stranu tento nález doplňuje stále složitější obraz zemského pláště. Po desetiletí byl plášť považován za relativně homogenní vrstvu s postupnými změnami teploty a složení. Dnes víme, že je plný tepelných plumů, přechodných zón bohatých na vodu a uhlík a velkých struktur s nízkou seismickou rychlostí v hloubce tisíců kilometrů. Bermudy by mohly být povrchovým – a nyní i přechodným – projevem jednoho z těchto hlubinných procesů, jakousi „jizvou“, která spojuje povrch s hlubokými vnitřními oblastmi planety.
Věda místo mýtů
Je snadné nechat se unést mýty o bermudském trojúhelníku, ale toto zjištění nám připomíná, že skutečná věda může být ještě překvapivější než fikce. Pod pevnou kůrou, která ostrovy podpírá, se skrývá hluboká historie, záznamy dávného vulkanismu a vnitřní dynamiky Země, které jsme dosud nepochopili. A na rozdíl od záhadných příběhů lze tento příběh dále rozplétat pomocí nových dat, lepších modelů a velmi jednoduché, ale silné otázky: jaké další struktury „nepodobné ničemu, co jsme na Zemi viděli“, se mohou skrývat pod našimi oceány?
Bermudy se tak nakonec stávají přirozenou laboratoří pro studium vzájemného působení hlubokého pláště, podloží tektonických desek a povrchového vulkanismu. Každé vzdálené zemětřesení, které vyšle své vlny přes tuto oblast, přidá do této neviditelné laboratoře další informace. A každé nové pozorování nám připomíná, že ačkoli povrch planety známe poměrně dobře, nitro Země zůstává v mnoha ohledech neprobádaným územím.