Минералы в недрах Земли могут сохранять древнюю воду

Исследования показывают, что часть воды, возникшей при формировании Земли, может оставаться в глубоких слоях планеты. Специалисты из Университета Байройта синтезировали два соединения — Fe₅O₁₂Hₓ и Fe₇O₁₂Hₓ, которые, по их мнению, могут удерживать значительные объемы воды на больших глубинах. Об этом сообщает сайт ProGorodNSK.ru.

Ученые исследовали соединения железа, способные сохранять водород в экстремальных условиях недр. Для проверки существования таких веществ внутри Земли была смоделирована соответствующая среда. В экспериментах использовались алмазные наковальни, где образцы помещались между двумя алмазами и подвергались сжатию и нагреву лазерами. Давление достигало 78–198 гигапаскалей, а температура варьировалась от 2400 до 2800 кельвинов.

С помощью синхротронного рентгеновского излучения исследователи определили химический состав и кристаллическую структуру полученных веществ. Выяснилось, что новые соединения образуются даже в образцах, где воды изначально было почти незначительно.

Профессор Леонид Дубровинский из Баварского научно-исследовательского института объяснил, что для стабилизации таких сильно гидратированных соединений железа требуется лишь небольшое количество водорода.

Древняя вода могла сохраниться у границы ядра и мантии, где в ранний период существовал базальный магматический океан. При его остывании расплав обогащался железом и водой, необходимыми для образования найденных соединений.

Эти минералы не только сохраняют влагу, оставшуюся со времен формирования Земли, но и впитывают воду, которая поступает вглубь вместе с опускающимися тектоническими плитами. Из-за высокой плотности они, вероятно, удерживаются на границе ядра и мантии, что позволяет сохранять влагу на протяжении геологических эпох.

Особое внимание ученых привлекает Fe₅O₁₂Hₓ. По расчетам, если в мантии окажется хотя бы 1% этого минерала, он сможет удерживать значительную часть запасов водорода в силикатной оболочке планеты. Однако распределение минерала по мантии, вероятно, будет неравномерным, с возможными локальными скоплениями.

Эти результаты важны для понимания внутреннего круговорота воды и помогают изучать вулканизм и сейсмическую активность. В процессе формирования оксигидроксидов железо могло уходить из соседних силикатных минералов, что могло сдвигать границы между минералами мантии и объяснять некоторые странные сейсмические сигналы у границы ядра и мантии.

Исследователи также предполагают, что насыщенные водой скопления могут влиять на мантийные плюмы, поднимающиеся потоки горячего вещества из глубин. Когда оксигидроксиды нагреваются от ядра и плавятся раньше соседних силикатов, они могут отдавать накопленную влагу и летучие соединения, которые попадают в поднимающуюся магму. Таким образом, глубинные процессы на расстоянии тысяч километров могут быть связаны с вулканами на поверхности.