Найдены соединения, способные удерживать океаны внутри Земли, на глубине 2900 км
Учёные экспериментально получили два новых соединения железа, способных захватывать и удерживать воду при условиях, характерных для нижней мантии Земли, — на глубине около 2900 км. Открытие даёт первое убедительное минералогическое объяснение тому, где может скрываться древняя вода, сохранившаяся со времён формирования планеты.
Вода присутствует глубоко в недрах не в жидком виде, а в химически связанной форме — она «встроена» в кристаллическую решётку минералов. До сих пор оставалось неясным, какие именно минеральные фазы способны стабильно удерживать водород при экстремальных давлениях и температурах нижней мантии на протяжении геологических эпох. Группа под руководством Леонида Дубровинского из Баварского исследовательского института экспериментальной геохимии и геофизики (BGI) при Байройтском университете воспроизвела эти условия в лаборатории.
В эксперименте использовались алмазные наковальни — устройство, где микроскопический образец зажимается между двумя алмазами и одновременно разогревается лазером. Давление достигало примерно 2 миллионов атмосфер, температура — 2500 °C. В таких условиях из исходных материалов, содержащих воду, а также — что принципиально — из образцов с почти нулевым содержанием воды, синтезировались два гексагональных оксигидроксида железа: Fe₅O₁₂Hₓ и Fe₇O₁₂Hₓ.
Похоже, что даже очень малых количеств водорода достаточно для образования этих богатых водой соединений железа. Высокая плотность новых фаз означает, что они предрасположены к «гравитационному осаждению» — тонут в мантии и скапливаются у границы ядра.
Соавтор работы Ман Ляньцзе пояснил: соединения способны вмещать как первичную воду, захваченную при застывании магматического океана на заре существования Земли, так и переработанную влагу, увлекаемую вглубь тектоническими плитами. Оказавшись у границы ядра и мантии, эти минералы остаются там на геологических масштабах времени.
Исследование впервые предлагает минералогический механизм, способный объяснить сейсмически наблюдаемые зоны на границе ядра и мантии, а также эпизодический выброс летучих веществ в мантийные плюмы. Если соединения действительно распространены в глубине Земли, то они выступают ключевым звеном планетарного цикла воды — регулируя перенос водорода к ядру и его возврат в верхние оболочки планеты на протяжении миллиардов лет.
© iXBT
