Naukowcy określili przepuszczalność astenosfery w górnym płaszczu Ziemi oraz tempo przemieszczania się lawy w kierunku powierzchni. Ustalili, że lawa płynie 25 razy szybciej niż szacowano dotychczas. Dlatego - ich zdaniem - zrewidowane muszą być wszystkie modele termomechaniczne i geochemiczne.
Do przeprowadzenia badania specjaliści zbudowali olbrzymią wirówkę do oddzielania substancji.
Urządzenie ma średnicę dwóch metrów i jest wmurowane w podłogę w piwnicy Wydziału Geonauk ETH w Zurychu. Odwirowuje próbki z prędkością obrotową 2800 rpm (obroty na minutę), wytwarzając promieniste przyspieszenie o wielkości 3000 razy ziemskiej grawitacji. Na pełnych obrotach wirówka wytwarza piekielny hałas 120 decybeli. "Jest prawie tak głośna jakbyśmy stali pod samolotem" - mówi prof. Instytutu Mineralogii i Petrologii w ETH w Zurychu Max Schmidt. Przy krawędzi wirówka osiąga prędkość 850 km/h. Kiedy urządzenie jest zatrzymane poprzez wyłączenie silnika, to jej proces zatrzymywania się trwa jeszcze przez godzinę.
Schmidt rozpoczął pracę w ETH w Zurychu w 2001 roku i od tego czasu pracował nad zbudowaniem unikalnej wirówki. Korzystał z pomocy mechanika i techników elektroników oraz firmy specjalizującej się w wytwarzaniu wirówek do produkcji cukru. Po około półtora roku zespół zbudował pierwszy "surowy" model wirówki. Obecnie badacze z powodzeniem wykorzystali udoskonalone urządzenie do określenia zdolności absorpcyjnych astenosfery - obszaru w górnym płaszczu Ziemi, gdzie roztopione skały tworzą wulkany. Wyniki pracy naukowców zostały opublikowane w piśmie "Nature".
Badacze stworzyli symulację warunków panujących w astenosferze, wykorzystując szkło bazaltowe z śród-oceanicznych pasm górskich, które miały reprezentować skały roztopione w płaszczu Ziemi.
W eksperymencie użyto też minerał o nazwie oliwin, który stanowi ponad dwie trzecie górnego płaszcza Ziemi. Oliwin był traktowany jako skała macierzysta w masie ze szkła bazaltowego. Składniki zostały podgrzane do około 1300 stopni i wystawione na działanie ciśnienia wielkości 1 gigapascala. Eksperci bazowali na odległości między roztopioną masą szkła bazaltowego a oliwinem. Kiedy przyspieszenie grawitacyjne wirówki osiągnęło od 400 do 700 g (stała grawitacji), naukowcy byli w stanie obliczyć przepuszczalność dzięki analizie mikroskopowej próbek.
Na podstawie otrzymanych wyników Schmidt opracował modele termo-mechaniczne, dzięki którym był w stanie oszacować, że lawa formująca się na głębokości około 120 km nie potrzebuje setek tysięcy lat by dotrzeć do powierzchni Ziemi - jak szacowano do tej pory. Lawa potrzebuje zaledwie kilku tysięcy lat. "Jeśli wulkan wybucha dziś, to jego magma uformowała się nie w ostatniej epoce lodowcowej, a podczas panowania faraonów i narodzin Chrystusa" - mówi Schmidt.
Astenosfera to warstwa płaszcza ziemskiego położona na głębokości od 100 do 400 km pod powierzchnią Ziemi. Materiał skalny w warstwie astenosfery jest częściowo stopiony, ma lepkość większą niż lepkość litosfery i jest plastyczny.