Исследование предполагает, что древняя Земля создавала собственную воду геологическим путем

Новое исследование помогает ответить на давний вопрос, который в последнее время вышел на передний план наук о Земле: создавала ли наша планета собственную воду посредством геологических процессов, или же вода попала к нам с ледяными кометами из дальних уголков Солнечной системы?

Ответ, вероятно, «оба варианта», согласно исследователям из Университета штата Огайо. При этом количество воды, равное объему Тихого океана, может быть прямо сейчас погребено глубоко внутри планеты. На встрече Американского геофизического союза (AGU) 17 декабря они сообщили об открытии ранее неизвестного геохимического пути, с помощью которого Земля может удерживать воду в своих недрах в течение миллиардов лет и при этом высвобождать небольшие её количества на поверхность через тектонику плит, питая наши океаны изнутри.

Ученые проверяют гипотезу, что Земля сформировалась с целыми океанами воды в своих недрах и с тех пор непрерывно поставляет воду на поверхность. В отличие от предположений о том, что вода была занесена кометами уже после формирования сухой планеты, они исследуют возможность хранения воды в виде атомов водорода, захваченных в естественных пустотах и дефектах кристаллов мантийных минералов.

Центральное место в исследовании занимает идея, что породы, которые кажутся сухими, могут содержать воду в виде атомов водорода. Кислород в минералах широко распространен, поэтому, когда минерал содержит водород, определенные химические реакции могут высвободить его для связи с кислородом и образования воды. Исследователи используют эксперименты с алмазной наковальней, чтобы моделировать условия глубоких недр, и компьютерные расчеты.

В недавних тестах минерала бриджманита, самой распространенной фазы в нижней мантии, было обнаружено, что он содержит слишком мало водорода. Однако другой минерал, рингвудит, оказался хорошим кандидатом для хранения воды на глубине 325–500 миль в «переходной зоне». Новые компьютерные расчеты показали, что минерал гранат может выступать в роли переносчика, доставляя часть воды из рингвудита в более глубокие, в остальном сухие слои нижней мантии, создавая резерв.

Если этот сценарий верен, Земля может сегодня удерживать в своих глубинах количество воды, примерно равное объему Тихого океана — около половины от объема воды в поверхностных океанах. Эта вода непрерывно циркулирует через переходную зону в результате тектоники плит.

«Это исследование позволяет наложить ограничения на количество воды, которое может находиться в недрах», — отметил аспирант Джефф Пиготт. Профессор Венди Панеро назвала сложные отношения между тектоникой плит и поверхностной водой «одной из великих загадок в геонауках». Новое исследование поддерживает растущее подозрение ученых, что мантийная конвекция каким-то образом регулирует количество воды в океанах и радикально расширяет временные рамки глобального круговорота воды до миллиардов лет.