Объем воды в земной мантии оказался сопоставим с Мировым океаном

Wikimedia Commons

Международная группа ученых из Японии и Германии провели эксперимент, который может косвенно доказывать наличие воды в переходной зоне мантии Земли. По оценке вязкости мантии ученые рассчитали предполагаемый объем воды и опубликовали результаты в Science Advances.

Мантию Земли принято разделять на нижнюю, верхнюю и переходную зону между ними, находящуюся в диапазоне глубин от 410 до 660 километров. Поскольку на данный момент даже верхняя граница мантии Земли недосягаема для непосредственного изучения, ее исследования как правило строятся на косвенных измерениях с помощью сейсмологии. Согласно существующей теории, верхняя и нижняя мантии не содержат воды. Но существуют предположения, согласно которым переходная зона может содержать до нескольких процентов воды и таким образом содержать ее в объемах, больших, чем все мировые океаны вместе взятые. В 2014 году эта теория укрепилась после того, как ученые нашли в алмазе включение минерала рингвудита — одного из основных компонентов переходной зоны, с содержанием в нем воды равным около 1,4 массовых процента.

Одним из основных параметров мантии является вязкость, которая известна ученым за счет наблюдения за распространением в мантии сейсмических волн, а также неравномерным распределением силы тяжести в различных точках Земли. Геологи предполагают, что понижение вязкости в переходной зоне может быть обусловлено именно наличием в минералах некоторого количества воды. Ученые решили синтезировать искусственный рингвудит и меняя концентрацию воды сравнить его вязкость с наблюдаемой в мантии. Для этого они изучали дислокационную мобильность синтезированного минерала в разных условиях и с различным содержанием воды. Дислокационная мобильность показывает, насколько легко линейные дефекты передвигаются в кристалле под действием приложенных к нему внешних сил. Исходя из этой величины ученые могли оценить вязкость материала.

Оказалось, что при содержании от 1 до 2 процентов воды вязкость рингвудита совпадает с наблюдаемой в переходной зоне. В температурном интервале, который предположительно имеется в переходной зоне, максимальное содержание воды в рингвудите меняется от 0,8 до 1,5 процента воды в зависимости от глубины. Таким образом, ученые делают вывод, что эта часть мантии практически максимально насыщена водой. Суммарный объем воды в ней примерно соответствует объему всех океанов вместе взятых.

Большой вклад в изучение строения земли внес советский проект Кольской сверхглубокой скважины, в рамках которого ученые достигли глубины в 12 километров 262 метров, и тем самым установили рекорд по глубине скважины. Подробнее о проекте можно прочитать здесь.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.