Вчені знайшли нове місце, де Земля ховає величезні запаси води

Вода на Землі може бути захована набагато глибше, ніж вважали раніше. Вчені виявили два раніше невідомі мінерали, які здатні утримувати воду в умовах нижньої мантії — на тисячах кілометрів під поверхнею планети.

Про це пише Science Alert.

Дослідження допомагає краще зрозуміти, де саме може зберігатися вода всередині Землі та як вона переміщується між глибокими шарами планети.

Результати опубліковані в журналі Nature Geoscience.

Вода може ховатися біля самого ядра

Нижня мантія Землі простягається приблизно від 660 до 2900 кілометрів під поверхнею.

Досі вченим було складно пояснити, де саме в цій величезній зоні може зберігатися значна кількість води. Основні мінерали нижньої мантії, зокрема бриджманіт і феропериклаз, вважаються переважно сухими.

Нове дослідження вказує на інше місце, де вода може накопичуватися — поблизу межі між мантією та рідким зовнішнім ядром.

Саме там сейсмічні дослідження раніше виявили загадкові області, через які сейсмічні хвилі проходять незвично повільно.

Вчені знайшли два нові мінерали

Дослідники використовували спеціальні алмазні камери, здатні створювати величезний тиск, а також нагрівали зразки лазерами.

Так вони змогли відтворити умови, які існують у глибокій мантії Землі.

У результаті вчені виявили два раніше невідомі залізні оксигідроксиди — Fe5O12Hx та Fe7O12Hx.

Підписуйтеся на наші соцмережі

Ці мінерали виявилися здатними утримувати значну кількість води навіть за екстремальних температур і тиску.

Цікаво, що для їхнього утворення не потрібно багато води.

В окремих експериментах початковий матеріал містив менше ніж 0,1% води. Навіть такої невеликої кількості водню вистачило для стабілізації нових мінеральних фаз.

Це не підземний океан

Йдеться не про величезне море або океан, який знаходиться всередині Землі.

Вода на такій глибині, найімовірніше, перебуває у складі мінералів.

Нові оксигідроксиди можуть бути особливо придатними для цього, оскільки залишаються стабільними в умовах нижньої мантії та мають більшу щільність, ніж навколишні породи.

Через це вони могли опускатися все глибше в надра планети.

Вода могла потрапити туди ще на початку історії Землі

Вчені припускають, що ці мінерали могли формуватися на ранніх етапах існування планети.

Коли первісний розплавлений шар Землі охолоджувався та кристалізувався, водовмісні мінерали могли утворюватися в глибоких шарах і поступово опускатися до межі мантії та ядра.

Це дає ще один можливий механізм, за допомогою якого вода могла залишитися всередині Землі на мільярди років.

Походження земної води залишається предметом досліджень. Одна з моделей передбачає, що значну її частину на ранню Землю могли принести астероїди. Інші сценарії допускають, що вода накопичувалася на планеті вже після її формування.

Нове дослідження не дає остаточної відповіді на це питання, але додає важливу деталь до цієї картини.

Вода постійно рухається всередині планети

Прихована в мінералах вода не обов'язково залишається на одному місці.

Коли водовмісні породи переміщуються вгору разом із потоками речовини в мантії, тиск зменшується. За певних умов мінерали можуть стати нестабільними та вивільнити воду.

Частина цієї води зрештою може повертатися ближче до поверхні через мантійні плюми та вулканічні процеси.

Тобто водний цикл Землі може бути значно масштабнішим, ніж просто випаровування океанів, утворення хмар і опади.

Він може простягатися на тисячі кілометрів углиб планети.

Відкриття допомагає пояснити стару загадку

Нові мінерали також можуть допомогти розібратися з так званою «H-фазою», яку вчені раніше отримували під час експериментів із надвисоким тиском.

Дослідники припускають, що загадкова фаза могла відповідати одному з нових оксигідроксидів.

Тобто водень, який потрапив у зразки навіть у дуже малих кількостях, міг вплинути на результати попередніх експериментів.

Вчені поки не знають, скільки там води

Дослідження не доводить, що нові мінерали дійсно у великих кількостях існують усередині Землі.

Експерименти лише показали, що вони можуть бути стабільними в умовах глибокої мантії.

Залишається визначити, скільки саме води вони здатні утримувати, наскільки поширені ці мінерали та що відбувається з ними безпосередньо на межі мантії та ядра.

Також поки незрозуміло, наскільки швидко вода, захована в таких мінералах, може повертатися до поверхні.