Под поверхностью Земли могут скрываться подмантийные океаны на глубине 2900 км

Международная команда ученых установила, что на глубине около 2900 километров под поверхностью планеты могут храниться значительные объемы воды, связанной в структуре минералов. Данное открытие меняет представления о глобальных геохимических циклах Земли и раскрывает природу сейсмических аномалий на границе между силикатной мантией и жидким металлическим ядром, где сейсмические колебания резко замедляют свой ход.

Роль воды на планете не ограничивается формированием биосферы: в недрах она снижает вязкость горных пород и способствует их пластическому перемещению. Без воды в жидком агрегатном состоянии наша планета попросту не смогла бы стать обитаемой. На это ключевое условие обращает внимание геофизик Альфред Уилсон из Университета Лидса (Великобритания), комментируя новое исследование на страницах научного издания Nature Geoscience. Медленная конвекция мантийного вещества обеспечивает скольжение литосферных плит и вынос газов через вулканизм, что регулирует термический баланс атмосферы в геологических масштабах времени.

Ранее преобладало мнение, что нижняя мантия на подобных глубинах почти безводна. Ее основные составляющие — бриджманит и ферропериклаз — имеют безводный состав, а большинство гидратированных фаз разрушается при воздействии экстремального давления и высокой температуры. Чтобы изучить возможность удержания воды на таких горизонтах, авторы исследования воспроизвели давление около двух миллионов атмосфер и температуру до 2500 °C с помощью лазерного нагрева образцов в алмазных наковальнях.

В результате экспериментов были синтезированы две плотные кристаллические структуры оксигидроксидов железа: соединения Fe₅O₁₂Hₓ и Fe₇O₁₂Hₓ. Анализ показал, что эти минералы сохраняют термодинамическую стабильность и способны связывать водород даже при относительно сухом исходном составе окружающей среды. Вода содержится здесь не в жидком виде или полостях, а распределена в виде химически связанных ионов внутри кристаллической решетки железосодержащих фаз.

Синтез новых минералов объясняет давнюю геофизическую проблему — образование зон сверхнизкой скорости (ULVZ). Эти плотные структуры, обнаруженные сейсмологами у кромки жидкого внешнего ядра, характеризуются резким падением скорости сейсмических волн. Оксигидроксиды железа могли возникнуть при остывании базального магматического океана ранней Земли либо сформироваться за счет опускания древних океанических плит. В дальнейшем эти водонасыщенные участки могут служить резервуаром летучих компонентов для мантийных плюмов, подпитывающих магматическую активность планеты.

Источник: ndtv.com