В недрах Земли может скрываться огромный запас воды: что обнаружили учёные

Вода на Земле может находиться гораздо глубже, чем считалось ранее. Новые эксперименты показали, что на глубине до 2900 км, вблизи границы мантии и ядра, могут существовать минералы, способные удерживать воду в своей структуре.

Об этом сообщило издание Science Alert.

Нижняя мантия Земли простирается примерно от 660 до 2900 км вглубь. Её наиболее распространённые минералы — бриджманит и феропериклаз — считаются преимущественно сухими. В то же время некоторые другие минералы способны удерживать воду, однако при высоких температурах в самых глубоких частях мантии многие из них становятся нестабильными. Поэтому учёные решили выяснить, могут ли существовать другие соединения, способные сохранять воду в таких экстремальных условиях.

Исследователи попытались найти ответ с помощью лабораторного эксперимента. Крошечные образцы сжимали между алмазными наконечниками и одновременно нагревали лазерами, создавая давление и температуру, характерные для глубоких слоев планеты.

В таких условиях образовались два ранее неизвестных оксигидроксида железа — Fe5O12Hx и Fe7O12Hx. Они оказались стабильными в условиях нижней мантии и способными связывать водород, благодаря чему могут служить своеобразными «хранилищами» воды в недрах Земли.

Особенно показательным стало то, что для образования этих соединений хватило совсем небольшого количества воды. В некоторых экспериментах её содержание в исходном материале составляло менее 0,1%, но даже такой концентрации оказалось достаточно.

Впрочем, речь идет не об огромных полостях с жидкой водой или о скрытом подземном океане. На таких глубинах она может находиться внутри кристаллической структуры минералов.

Исследователи также предложили возможное объяснение того, как эти соединения могли оказаться на такой глубине. В начале существования Земли, когда расплавленная масса планеты постепенно остывала, водосодержащие минералы могли кристаллизоваться, а из-за своей высокой плотности — опускаться к границе мантии и ядра.

В то же время вода, попавшая туда миллиарды лет назад, не обязательно навсегда остается в глубине. Мантийная циркуляция может переносить вещество вверх. Из-за снижения давления водосодержащие минералы могут терять стабильность и высвобождать воду, часть которой в конечном итоге может попадать на поверхность в результате вулканических процессов и движения мантийных шлейфов.

Новое исследование также может пролить свет на давнюю лабораторную загадку, связанную с так называемой H-фазой. Соединение, которое ранее получали под высоким давлением, похоже на один из вновь обнаруженных оксигидроксидов. Ученые предполагают, что на результаты предыдущих экспериментов могли влиять даже следы влаги.

В то же время говорить о подтвержденном наличии резервуара воды у ядра Земли пока преждевременно. Эксперимент доказал, что такие минералы могут образовываться и оставаться стабильными при соответствующих температурах и давлении, однако их реальное присутствие в мантии пока не установлено.

Кроме того, учёным предстоит выяснить, сколько воды такие соединения способны хранить в недрах планеты и что с ними происходит непосредственно у границы ядра и мантии. По оценке геолога Альфреда Уилсона из Университета Лидса, это открытие может приблизить ученых к пониманию того, как Земля получила и сохранила свою воду.

Напомним, ранее учёные воссоздали масштабы древней Гондваны, существовавшей около 550 миллионов лет назад. Новые данные свидетельствуют о том, что суперконтинент был значительно больше, чем считалось ранее