Vanduo gali būti paslėptas mineraluose
Mokslininkai vis rimčiau svarsto, kad Žemės gelmėse gali būti sukaupta didžiulė vandens „atsarga“ – ne kaip skystas vanduo, o kaip vandenilis ir hidroksilo grupės, įstrigusios mineralų struktūroje. Naujausi eksperimentai rodo, kad toks vanduo galėtų slypėti net prie mantijos ir išorinio branduolio ribos.
Tai reikštų, kad Žemės vandens apytaka gali būti gerokai gilesnė, nei ilgą laiką manyta. Tokios įžvalgos svarbios aiškinantis ne tik planetos istoriją, bet ir procesus, kurie lemia plokščių tektoniką bei ilgalaikį klimato stabilumą.
Kur ieškoma šių atsargų?
Apatinė mantija driekiasi maždaug nuo 660 iki 2 900 kilometrų gylio, ir tradiciškai laikyta gana „sausa“, nes joje vyrauja mineralai, kurie neva sunkiai kaupia vandenį. Tačiau geofizikiniai matavimai prie mantijos ir branduolio ribos fiksuoja vadinamąsias itin mažo greičio zonas, kurios iki šiol kelia daug klausimų.
Nauji tyrimai siūlo hipotezę, kad dalis šių keistų struktūrų gali būti susijusios su vandeningais, itin tankiais junginiais. Jei taip, vanduo gelmėse būtų „užrakintas“ ne ertmėse, o kristalinėje medžiagų sandaroje.
Kokius junginius pavyko sukurti laboratorijoje?
Tyrėjai, naudodami lazeriu kaitinamas deimantines spaustuves, atkūrė milžinišką slėgį ir temperatūrą, būdingus giliausiai mantijai. Tokiuose bandymuose identifikuotos dvi anksčiau neaprašytos geležies okshidroksidų fazės, galinčios „surišti“ vandenį net ekstremaliomis sąlygomis.
Ypač reikšminga tai, kad šie junginiai susiformavo net tada, kai pradinių medžiagų vandens kiekis buvo menkas, mažesnis nei 0,1 proc. Tai sustiprina idėją, kad net labai mažos vandenilio priemaišos gali stabilizuoti vandeningus junginius giliai Žemėje.
„Skystas vanduo yra esminė Žemės tinkamumo gyvybei sąlyga“, – komentare apie tyrimą teigė geomokslininkas Alfredas Wilsonas.
Ką tai keistų mūsų supratime?
Jei tokie mineralai iš tiesų egzistuoja Žemės viduje, jie galėjo susiformuoti ankstyvojoje planetos istorijoje, kai vėso ir kristalizavosi vadinamasis bazinis magmos vandenynas. Kadangi šios fazės yra tankesnės už aplinkines uolienas, jos galėjo grimzti žemyn ir kauptis ties mantijos ir branduolio riba.
Vanduo šiuose junginiuose nebūtinai liktų amžinai „paslėptas“. Mantijos cirkuliacijai keliant medžiagą aukštyn, slėgis mažėtų, mineralai galėtų destabilizuotis, o vanduo persiskirstytų į kitas mantijos fazes ir dalimi atvejų grįžtų į paviršių per mantijos pliumus bei vulkanizmą.
„Akivaizdu, kad net labai maži vandenilio kiekiai pakankami stabilizuoti šiuos stipriai hidratuotus geležies junginius“, – sakė mineralų fizikas ir kristalografas Leonidas Dubrovinsky.
Vis dėlto patys autoriai pabrėžia, kad laboratoriniai rezultatai dar nėra tiesioginis įrodymas, jog šios fazės tikrai paplitusios Žemės gelmėse. Kitas žingsnis būtų tiksliau įvertinti, kiek vandens jos gali sukaupti, kaip elgiasi branduolio ir mantijos sandūroje ir per kiek laiko toks vanduo realiai gali sugrįžti į viršutinius sluoksnius.
Tyrimas publikuotas žurnale „Nature Geoscience“, o jo išvados papildo vis gausėjantį darbų lauką, siekiantį paaiškinti, kaip Žemė gavo vandenį ir kodėl jį išlaikė milijardus metų.