Ученые нашли минералы, способные прятать воду на глубине 2900 километров

Вода определяет существование жизни на Земле, но происхождение земных запасов до сих пор остается открытым вопросом. Новое исследование указывает, что часть этой воды может храниться в мантии с момента формирования планеты миллиарды лет назад. Речь идет о резервуаре у самой границы ядра и мантии.

Группа исследователей описала два ранее неизвестных соединения железа, которые удерживают воду при давлениях и температурах глубинных недр. Результаты дополняют представления о круговороте воды и внутреннем строении планеты.

В глубинах Земли вода играет более значимую роль, чем может показаться. Она влияет на движение тектонических плит, участвует в вулканических процессах и меняет механические свойства горных пород. При этом она существует не в жидком виде, а химически связана внутри минералов коры и мантии.

До сих пор не было ясности, какие именно минералы способны хранить воду в течение длительного времени в условиях нижней мантии. Чтобы проверить это, ученые воссоздали глубинные условия прямо в лаборатории. Крошечные образцы сжимали между двумя алмазами и нагревали лазерами.

Давление в эксперименте достигало примерно двух миллионов атмосфер, а температура поднималась до 2500 градусов Цельсия. Такие параметры соответствуют глубине около 2900 километров от поверхности. Это как раз область границы ядра и мантии.

В этих условиях образовались два неизвестных ранее оксигидроксида железа, Fe5O12Hx и Fe7O12Hx. Интересно, что соединения возникали не только из богатых водой исходных материалов, но и из образцов, почти не содержавших воду.

Леонид Дубровинский, исследователь Баварского института экспериментальной геохимии и геофизики Байройтского университета и один из авторов работы, сказал:

Похоже, что даже очень малых количеств водорода достаточно для образования этих богатых водой соединений железа.

По данным исследования, новые оксигидроксиды удерживают воду в широком диапазоне условий нижней мантии и могут вмещать как первичную, так и переработанную воду. Первичная вода досталась планете со времен ее формирования, а переработанная попадает вниз вместе с погружающимися плитами.

Ученые научились находить участки разломов, где произойдут сильнейшие землетрясения

458 громотрясений за два года – телеком-кабели превратили грозы в рентген для земных недр

Ман Лянцзе, бывший аспирант Баварского института и один из авторов исследования, добавил:

Эти минералы также могли бы хранить воду, которая переносится глубоко в Землю движением тектонических плит. Поскольку соединения очень плотные, они, вероятно, оставались бы у границы ядра и мантии и удерживали бы там воду на геологических масштабах времени.

Эксперимент показывает, что соединения подходят на роль хранилищ воды в глубокой мантии, но не доказывает их естественного присутствия в недрах планеты.

Для подтверждения потребуются косвенные геофизические данные, например аномалии в скорости сейсмических волн у границы ядра. Пока же находка дает новое направление поиска древней земной воды.