Компьютерные модели показывают, как глубинный углерод может вернуться на поверхность Земли

Компьютерное моделирование воды в условиях экстремального давления помогает геохимикам понять, как углерод может быть рециркулирован с глубин в сотни миль под поверхностью Земли. Работа исследователей из Калифорнийского университета в Дэвисе и Университета Джонса Хопкинса опубликована 18 марта в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Цикл углерода через океаны, атмосферу и верхние слои земной коры изучен хорошо, однако о его судьбе в недрах Земли известно мало. Новое исследование направлено на понимание возможности переноса углерода в глубинных слоях планеты с помощью богатых водой флюидов.

Ключевым параметром для геохимических моделей является диэлектрическая проницаемость воды, определяющая, как легко минералы растворяются в ней. Однако данных о поведении этого параметра в условиях мантии (давление в сотни тонн на квадратный дюйм, температура свыше 2500 °F) не было. Компьютерное моделирование, проведённое постдоком Дин Паном, показало, что диэлектрическая проницаемость в таких условиях значительно меняется. Это позволило предсказать, что карбонат магния, нерастворимый на поверхности, может хотя бы частично растворяться в воде на большой глубине.

«Раньше считалось, что он остаётся твёрдым, но мы показываем, что по крайней мере его часть может растворяться и возвращаться на поверхность, возможно, через вулканы. В геологических масштабах времени таким образом может перемещаться много материала», — пояснил соавтор работы, профессор Димитри Сверженски. Это исследование — первый шаг к пониманию механизма рециклинга углерода из глубинных слоёв Земли.