Как Земля пережила общепланетарное пекло: секретное водное хранилище у нас под ногами
Исследование показало, что минерал бриджманит в нижней мантии мог удерживать огромные объёмы воды при экстремальных температурах молодой Земли, что помогло сохранить воду во время фазы океана магмы и впоследствии сформировать гидросферу
Короткое резюме
Международная команда учёных под руководством профессора Ду Чжисюэ из Гуанчжоуского института геохимии КАН предложила новое объяснение того, как вода сохранилась на Земле в период, когда её поверхность представляла собой расплавленный океан магмы. Эксперименты показали, что минерал бриджманит, самый распространённый в нижней мантии, способен удерживать значительно больше воды при высоких температурах, чем считалось ранее. Коэффициент распределения воды в бриджманите резко возрастает с температурой, что позволяло формирующемуся минералу действовать как микроскопический «водный контейнер» в условиях ранней Земли.
Используя комбинацию алмазной наковальни с лазерным нагревом и высокотемпературной визуализацией, учёные смоделировали условия на глубине более 660 км (температуры до ~4100°C). Применение криогенной трёхмерной электронной дифракции, NanoSIMS и атомно-зондовой томографии позволило с высокой точностью измерить содержание и распределение воды в микроскопических образцах. Моделирование процесса охлаждения и кристаллизации магматического океана показало, что нижняя мантия могла стать крупнейшим резервуаром воды в твёрдой Земле, содержащим от 0,08 до 1 объёма современных океанов.
Эта глубоко запасённая вода сыграла ключевую роль в эволюции планеты: действуя как «смазка», она снижала температуру плавления и вязкость мантийных пород, способствуя конвекции и тектонике плит. Со временем часть этой воды возвращалась на поверхность через вулканическую активность, участвуя в формировании атмосферы и гидросферы. Таким образом, скрытый «искра воды» в недрах мог стать решающим фактором превращения Земли из раскалённого ада в планету, пригодную для жизни.
Высокая водоудерживающая способность бриджманита при экстремальных температурах
Коэффициент распределения воды в бриджманите резко возрастает с повышением температуры, что опровергает прежние представления о почти «сухой» нижней мантии
Колоссальный резервуар воды в ранней Земле
Моделирование указывает, что после кристаллизации магматического океана нижняя мантия могла содержать количество воды, сопоставимое с объёмом современных океанов (от 0,08 до 1 их объёма)
Роль воды как «двигателя» геологической эволюции
Глубокая вода снижала вязкость и температуру плавления мантии, способствуя конвекции и тектонике плит, обеспечивая долгосрочную геологическую активность планеты
Источник для формирования гидросферы
Медленная дегазация воды из мантии через вулканизм в последующие эпохи могла внести решающий вклад в формирование океанов и атмосферы Земли
Текст сгенерирован с использованием ИИ
