Труд
Автор:
Труд онлайн
Важни данни за разбирането на процеса на еволюция на Земята разкрива ново научно проучване, което разкрива съществуването на огромни и досега неизвестни запаси от вода на хиляди километри под повърхността на планетата, посочвайки, че водата, която е била задържана в ранния период на Земята, може да е била решаваща за превръщането на планетата от „пламенен ад” в обитаем свят.
Учените установиха, че голяма част от водата, която е направила Земята обитаема, може би никога не е достигнала повърхността, тъй като ранната Земя е имала начин да задържи много повече вода, отколкото се е смятало досега, тъй като скалите в дълбините на Земята може да са съдържали до 100 пъти повече вода, отколкото е било изчислено преди, пише China Daily.
По-конкретно, ново проучване, публикувано в списанието Science на 11 декември, разкрива, че при екстремни условия бриджманитът, първият и най-разпространен минерал, който се кристализира, съставляващ около 60% от мантия на Земята, може да съхранява много повече вода, отколкото се е смятало. Ако това се потвърди, това ще означава, че най-голямата водна маса на Земята не е Тихият океан, а „океан“, който се намира на 1609,34 км под краката ни.
Бриджманитът се образува при условия на силна топлина и налягане, каквито са вътре в планетата. В най-дълбоките точки на мантията, която се простира на дълбочина 2890 километра под повърхността, температурите могат да надвишат 4000 °C, а налягането да достигне 700 000 атмосфери.
Така, много преди повърхността на Земята да бъде покрита с две трети от океани, преди около 4,4 милиарда години – в ранния период на Земята, известен като Катархейозойска ера – мантията започна да се формира, тъй като магменият океан, който покриваше планетата, бавно се охлади и кристализира, за да образува твърди минерали, създавайки постепенно дебелия слой на мантията. Бриджманитът може би е действал като гъба на микроскопично ниво и способността му да задържа вода е определяла директно колко вода може да бъде задържана от магмата.
Моделирайки процеса на кристализация на „океана” от магма,
изследователският екип установи, че благодарение на силната способност на бриджманита да задържа вода, долната мантия се превърна в най-голям резервоар за вода, веднага щом „океанът“ от магма започна да се втвърдява.
Докато „океанът“ от магма се охлаждаше, някои молекули вода, които се бяха разтворили в разтопената скала, проникнаха в новообразувания бриджманит и се скриха в кристалната структура на минерала. Това се случва и днес: водата се пренася в дълбините на Земята заедно с потъващите тектонични плочи. Тя се „заключва“ в минерали като бриджманит за известно време и накрая се връща на повърхността чрез вулканични изригвания.
Изследователите от Китайската академия на науките в Гуанджоу и техните колеги, за да стигнат до този извод, проектираха експеримент за генериране на топлина с лазер и проведоха симулации на високо налягане и температура, за да възпроизведат екстремните условия във вътрешността на долния мантий на ранната Земя. Използваха диамантена клетка, нагрята с лазер, достигаща температури над 3
700 келвина и налягания над 700 000 атмосфери, възпроизвеждайки условията във вътрешността на долния мантий по време на втвърдяването на ранния „океан“ от магма на планетата.
При тези условия бриджманитът се е образувал рано, когато разтопената скала се е кристализирала. Водата не остана в течна форма. Вместо това, водородът проникна в развиващата се кристална структура, свързвайки кислородните атоми. Чрез създаването на кристали и топене под високо налягане, учените са могли да сравнят директно количеството вода, което е влязло в бриджманита, с количеството, което е останало в разтопената скала. Резултатите показват, че ранната кристализация би могла да скрие значителна част от водата на Земята дълбоко под повърхността, преди да са съществували океаните.
Резултатите разкриха, че топлината е увеличила способността на бриджманита да задържа вода — което от своя страна предполага, че долната част на мантията е задържала повече вода от малко по-хладната горна мантия. Предишни оценки сочеха, че бриджманитът е бил почти сух, задържайки по-малко от 220 части на милион вода по тегло. Напротив, новото проучване сочи, че е имало значителен дълбок запас. С течение на времето, според изследователите, разбъркването на тектоничните плочи и изхвърлянето на мантийни облаци (образувания от облаци от микрочастици) са допринесли за преразпределението на водата, извеждайки голяма част от нея на повърхността. Въпреки това част от тази праисторическа вода може би все още се намира там долу.
„Находките... добавят още една важна част към сложния и многостранен пъзел“, заяви петрологът Майкъл Уолтър от Carnegie Science във Вашингтон в съпътстващ коментар в списанието Science. Разбирането на начина, по който водата се е вградила в тези най-древни минерали, дава нови улики за началото на водния цикъл на Земята, което е ключът към това как планетата е станала обитаема, добави той.
Ду Жихуе, професор в Института по геохимия в Гуанджоу, който ръководи изследването, заяви, че значителни количества вода биха могли да бъдат „заключени“ дълбоко в мантията, тъй като разтопената скала се е охладила и кристализирала в по-твърдо състояние.
