Существует множество теорий, связанных с происхождением воды на Земле. Долгое время считалось, что кометы и астероиды принесли на поверхность Земли воду в ранние времена. Но недавнее открытие опровергло все остальные теории. Геологи обнаружили рингвудит, тип водосодержащего минерала, на глубине 700 километров под поверхностью Земли. Это свидетельствует о том, что вода на поверхности Земли, возможно, постепенно выходила из недр ранней Земли.
Девяносто миллионов лет назад в результате извержения вулкана в Бразилии на поверхность Земли был вынесен несовершенный алмаз. Исследователи обнаружили внутри алмаза рингвудит, содержащий гидроксильные ионы.
До открытия алмаза с дефектами, идея о существовании огромного океана глубоко под поверхностью Земли существовала лишь в романе Жюля Верна «Путешествие к центру Земли». Алмаз был найден недалеко от реки Сан-Луис в Жуине, Бразилия. Он был вынесен на поверхность Земли в результате вулканического извержения в лавовом потоке, содержащем кимберлит, 90 миллионов лет назад. Алмаз был отброшен, поскольку не представлял коммерческой ценности. Но для геологов он открыл редкую возможность заглянуть во внутреннее строение Земли.
В алмазе обнаружено герметичное включение, содержащее минералы, которые оказались заперты внутри него во время его образования. Грэм Пирсон из Университета Альберты в Эдмонтоне, Канада, решил исследовать это включение в алмазе. При исследовании с помощью инфракрасной микроскопии он обнаружил присутствие гидроксильных ионов. Гидроксильные ионы обычно образуются из воды. Таким образом, эти ионы указывают на присутствие воды в месте образования алмаза.
Исследования показали, что алмаз образовался в мантии Земли, что указывает на наличие воды глубоко под поверхностью планеты.
Геофизик Стив Якобсен из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс, и его команда попытались рассчитать глубину образования алмаза. Тщательное изучение дефектов в алмазе показало, что он состоит из минерала ферропериклаза. Минерал ферропериклаз состоит из оксидов железа и магния. Он способен поглощать другие металлы, такие как хром, алюминий и титан, при сверхвысоких температурах и давлениях. Эти условия типичны для нижней мантии. Но дополнительные минералы постепенно отделялись по мере того, как алмаз подвергался более мягким условиям во время своего подъема к поверхности Земли. Тот факт, что эти металлы когда-то присутствовали в алмазе во время его образования, показывает, что он должен был образоваться в нижней мантии.
Якобсен и его команда изучили сейсмические волны от 500 землетрясений и обнаружили, что влажный рингвудит действительно присутствует в переходной зоне мантии на глубине 700 километров.
Чтобы подтвердить наличие водосодержащего рингвудита в мантии, Якобсен и его команда изучали сейсмические волны. Сейсмические волны возникают после землетрясения, распространяющегося по недрам Земли, включая ядро. Как говорит Якобсен: «Они заставляют Землю звенеть, как колокол, в течение нескольких дней после этого». Эти волны можно обнаружить на поверхности. Измеряя скорость волн на разных глубинах, геологи могут определить тип пород, через которые проходят волны.
Для этого исследования Якобсен и его команда использовали 2000 сейсмометров. Они изучали сейсмические волны, генерируемые более чем 500 землетрясениями. Им уже было известно, что волны замедляются, если проходят через содержащий воду рингвудит. В ходе исследования они обнаружили признаки влажного рингвудита в переходной зоне на глубине 700 километров. Это область, разделяющая верхнюю и нижнюю части мантии. Давление и температура на этой глубине могут выдавливать воду из рингвудита. Якобсен сказал: «Это порода с водой вдоль границ между зернами, почти как будто они потеют».
Результаты исследований Якобсена доказывают наличие глубинного водоносного горизонта внутри Земли. Это поможет нам понять, как происходит самопереработка земных вод.
Грэм Пирсон утверждает, что обнаружил еще один кристалл рингвудита, содержащий воду.
После своих исследований Якобсен сказал: «Это самое убедительное доказательство круговорота воды на планете. Главный вывод заключается в том, что круговорот воды на Земле гораздо масштабнее, чем мы когда-либо предполагали, и простирается вглубь мантии».
По словам Лидии Холлис из Университета Глазго (Великобритания), «в конечном итоге это исследование поможет нам лучше понять, как наша планета перерабатывает свои отходы».
[источники: 1, 2, 3, 4, 5, 6]