Вода в глубинах Земли — её может быть больше, чем считалось ранее

Mainak Mookherjee
Майнак Мухержи, Университет штата Флорида.

Минерал из глубин Земли может играть ключевую роль в том, сколько воды содержится на нашей планете, сообщают исследователи из США и Великобритании.

В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, ассистент-профессор кафедры геологии Университета штата Флорида (Florida State University) Майнак Мухержи (Mainak Mookherjee) сообщает, что вода присутствует на гораздо большей глубине, чем предполагалось ранее.

Мухержи совместно с Андреасом Херманном (Andreas Hermann) из Эдинбургского университета (The University of Edinburgh) подсчитали, что в мантии Земли — на глубине примерно от 400 до 600 километров — вода хранится и транспортируется в виде полиморфной модификации минерала брусита, образующейся в условиях высокого давления.

Раньше учёные полагали, что брусит не может быть термодинамически стабилен на больших глубинах.

«Мы не думали, что вода может храниться в виде водосодержащих минералов, таких как брусит, на этих глубинах. Но теперь, когда мы знаем, что это — возможно, нам нужно выяснить, сколько воды может храниться в них», — говорит Майнак Мухержи.

Брусит — минерал, гидроксид магния с химической формулой Mg(OH)2. Назван по имени американского минералога Арчибальда Бруса (1777—1818).

Химический состав: MgO — 69%, H2O — 31%. В качестве изоморфных примесей иногда присутствуют железо (ферробрусит) или марганец (манганобрусит).

На основе данных экспериментов с аппаратами высокого давления, учёные ранее сделали вывод, что минералы, в составе которых много воды, такие как брусит, обладают сравнительно невысокой устойчивостью и, следовательно, эти минералы распадаются в глубине Земли. Когда они разлагаются, вода освобождается и возвращается обратно на поверхность через вулканическую активность.

Но открытие новой формы брусита, образующейся в условиях высокого давления, указывает на то, что вода может быть перенесена и в более глубокие слои.

«Мы сделали квантово-механические расчёты тысяч потенциально возможных структур, пока не нашли ту, о которой сообщаем, — говорит Херманн. — Это действительно замечательно, что такой хорошо изученный минерал, брусит, может быть чем-то удивительным».

Вода играет важнейшую роль в механизмах геологической активности. И для учёных важно оценить объём воды, которая скрыта в коре и мантии.

«Для активности планеты вода в глубине Земли столь же важна, как и вода на поверхности, — замечает Мухержи. — Моя цель — понять, сколько воды хранится в глубинах Земли. Если планета высохнет изнутри, то она умрёт, потому что её геодинамическая активность прекратится».

Дальнейшие планы исследователей — дополнительное моделирование для лучшего понимания физических свойств брусита на такой глубине и определение того количества воды, которое может храниться в глубинах Земли в зонах субдукции.

Зона субдукции — линейно протяжённая зона, вдоль которой происходит погружение одних блоков земной коры под другие. Чаще всего в них океаническая кора пододвигается под островную дугу или активную континентальную окраину, и погружается в мантию. В составе зоны субдукции выделяются ведущий (верхний, висячий) край плиты и погружающийся край плиты. Результатом взаимодействия этих блоков земной коры являются активный вулканизм и повышенная сейсмичность в этой зоне.