Вчені під землею виявили океан

Відео: 5 МІСТ ПІД ЗЕМЛЕЮ

У земних надрах міститься велика кількість води, яке у багато разів перевищує обсяг Світового океану. Яким чином вона потрапила туди, вчені сказати не можуть, точно так же, як і про її ролі в формуванні сучасної внутрішньої динаміки планети, можуть будувати лише припущення. У поточному році вчені вже точно переконані в існуванні в минулому океану під поверхнею Плутона, а ось про наявність такого обсягу води в земній мантії їм стало достовірно відомо лише кілька років тому.

Як з`ясувалося, сучасна наука знає дуже мало про будову нашої планети. Прямі дослідження земних надр проводити важко. Про те, як розподіляється щільність усередині планети Земля, вчені судять за спостереженнями за поширенням сейсмічних хвиль. Швидкість цих хвиль на кордоні Мохоровічча, на глибині приблизно кілька десятків кілометрів збільшує з 7 до 8 кілометрів на секунду. Це свідчить про те, що з менш щільного середовища обурення речовини перейшло в більш щільну, тобто, в верхню мантію з кори. Хвилі в мантії також розподіляються з різною швидкістю - на глибині близько 600 кілометрів вони сповільнюються, обурення речовини переходить в нижню мантію, після чого, на глибині близько 3 тисяч кілометрів, досягає ядра.

Відео: Російські вчені виявили гігантський підземний океан

Крім цього, велику роль у вивченні будови Землі відіграє вивчення мінералів, які в давнину знаходилися в її надрах. Саме таким чином і була виявлена ​​підземна вода. Міжнародна група вчених-геофізиків у 2014 році заявила про те, що на глибині 410-660 кілометрів, в перехідному шарі, розташованому між нижньою і верхньою мантією, існують величезні запаси води. Вченими були проведені раманівське, рентгеноструктурний і інфрачервоний аналізи олівіну, зразки якого були виявлені на території сучасної Бразилії, в околицях ріки Сан-Луїс. У мінералах виявили включення рінгвудіта, що містять воду.

Потрапити туди вода могла виключно з перехідного шару манії - саме про таку можливість свідчили раніше теоретичні експерименти і розрахунки. Згідно з цими розрахунками, при високому тиску і температурах, які характерні для мантії планети на глибині 410-660 кілометрів, олівін перетворюється в мінерали Рінгвуд і вадслеіт. Ці мінерали поглинають в кілька разів більше води, ніж олівін - близько 2,5 відсотків своєї загальної маси. У зразку, який досліджували вчені, містилося близько 1,5 відсотка рінгвудіта. На цій підставі геофізики припустили, що локально, там, де Рінгвуд виник з олівіну, мантія приблизно на 1 відсоток складається з води. Таким чином, навіть за приблизними оцінками, води, наявної в земних надрах, вистачить на кілька Світових океанів.

Дана гіпотеза була підтверджена і іншою групою вчених. У 2015 році в спеціалізованому виданні з`явилася стаття, в якій були опубліковані результати аналізу рінгвудіта, знайденого на Північно-Американської платформи в Абітібі (зеленокаменного пояс на Канадському щиті). Цей пояс є одним з найбільш поширених комплексів порід середнього і пізнього архейского періоду. Подібні комплекси можуть досягати в глибину до 20 кілометрів, в довжину - тисячу кілометрів, завширшки - близько 200 кілометрів. Таких поясів шість на Канадському щиті. Відзначимо, що зеленокаменние пояса формувалися на планеті приблизно 2,5 - 3,5 млрд років тому - це говорить про те, що приблизно такий же і вік і дослідженого мінералу і підземного океану, який укладено в мінерали.

Проводячи дослідження включень у олівіні, геофізики було виявлено, що в первинних розплавах коматіітов вміст води підвищено. Коматііти - це продукти вулканічних вивержень з пояса Абітібі, вік яких досягає 2,7 мільярдів років. Ймовірно, вони утворилися в глибинному шарі мантії при температурі близько тисяча сімсот двадцять п`ять градусів, а воду захопили з проміжного мантійного шару на глибині близько 420-660 кілометрів.

Відео: Вчені виявили гігантський океан в надрах Землі

В ході виконання даного дослідження російськими вченими з Інституту геохімії та аналітичної хімії ім. В.Вернадського був розроблений метод електронного зондового мікроаналізу мінералу олівіну. З його допомогою вдалося визначити домішкові елементи з точністю п`ять грамів на тонну. Суть методу полягає в запуску високотемпературної експериментальної установки з летючість кисню, яка постійно контролюється.

Гіпотеза вчених знайшла своє підтвердження. Американські та британські геофізики, після проведення великого числа квантових механічних розрахунків, довели, що більшість мінералів, що містять воду, в земних надрах на глибині близько 400-600 кілометрів, при високих температурах і тисках термодинамічно стійкі.

Інший міжнародною групою геофізиків був проведений аналіз алмазу, який був викинутий на поверхню в ході виверження вулкана в околицях бразильської річки Сан-Луїс близько 90 мільйонів років тому. За допомогою інфрачервоної мікроскопії було встановлено, що в мінералі присутні включення, які виникли ще в період формування мінералу і які пов`язані з гідроксильними іонами, які потрапили в нього з водою. Було встановлено, що включення ці в основному складаються з ферріперіклаза - він становить п`яту частину мінеральної фази нижньої земної мантії, розташованої на глибині 660-2900 кілометрів.

До складу ферріперіклаза входять оксиди магнію і заліза. Крім того, при наявності надвисокого тиску і температур, які характерні для нижньої мантії, цей мінерал може поглинати алюміній, хром і титан. Разом з тим, ніякі додаткові включення в мінералі виявити не вдалося. Це дозволило вченим припустити, що алмаз сформувався на глибині приблизно тисячі кілометрів. З цього, в свою чергу, можна зробити ще одне припущення - вода в надрах планети знаходиться не тільки на глибині 400-600 кілометрів, а й в більш глибоких мантійних шарах.

Вчені говорять про те, що вода може впливати на рухливість мантії і її електропровідність. В даний час фахівці поки не в змозі сказати, чому води в земній мантії так багато і яким чином вона туди потрапила. Деякі геофізики раніше припускали, що під поверхню Землі вода потрапляє з Світового океану внаслідок занурення літосферних плит. Але таким чином неможливо пояснити аномально високу концентрацію води в виявлених мінералах. Цілком можливо, що підземні води утворилися ще в період формування планети. Вчені спробують знайти відповіді на існуючі питання, провівши дослідження колекції коматіітов, які були зібрані в провінції Барбертон (Африка). Вік цих мінералів вчені оцінюють в 3,3 мільярда років.