Учёные синтезировали минералы, способные хранить воду в недрах Земли миллиарды лет
Международная группа учёных впервые синтезировала два минерала, которые способны удерживать водород в условиях нижней мантии Земли. Открытие указывает на то, что часть воды, существовавшей ещё во время формирования планеты, до сих пор может находиться в её глубинах.
Исследователи из Байройтского университета получили соединения железа Fe₅O₁₂Hₓ и Fe₇O₁₂Hₓ. Для этого образцы сжимали между алмазными наковальнями и нагревали лазерами, создавая давление от 78 до 198 гигапаскалей при температуре от 2400 до 2800 кельвинов. Состав и структуру веществ определили с помощью синхротронного рентгеновского излучения.
Ранее на существование глубинных запасов воды указывал химический состав вулканических пород с Баффиновой Земли в Канаде и из Исландии. Однако учёные не знали, какие именно вещества способны сохранять её при экстремальных давлении и температуре.
Новые минералы возникали как в насыщенных водой смесях, так и в образцах с небольшим содержанием водорода. По словам профессора Леонида Дубровинского, даже малого его количества оказалось достаточно для стабилизации таких соединений.
Одним из источников воды для их формирования мог стать древний магматический океан, существовавший над границей земного ядра и мантии. По мере остывания расплав накапливал железо и воду, создавая условия для появления этих минералов. Из-за высокой плотности они способны оставаться на этой границе на протяжении геологических эпох.
Особое внимание учёные уделили Fe₅O₁₂Hₓ из-за высокого содержания водорода. Согласно расчётам, даже при концентрации около 1% в мантии этот минерал способен содержать значительную долю водорода силикатной части Земли. При этом его залежи, вероятно, распределены неравномерно.
Открытие также может помочь объяснить некоторые сейсмические аномалии около границы ядра и мантии. Авторы допускают, что насыщенные водой скопления таких соединений участвуют в образовании мантийных плюмов. При нагревании они плавятся и высвобождают воду и другие летучие вещества, которые вместе с расплавом поднимаются к поверхности и участвуют в вулканических процессах.
