Океаны — лишь вершина: недра планеты скрывают источник, меняющий картину мира

Глубоко под поверхностью Земли скрывается водный резервуар, масштабы которого поражают воображение. Учёные утверждают, что в мантии может находиться воды в три раза больше, чем во всех океанах планеты вместе взятых. Новые данные не только подтверждают существование этого "шестого океана", но и объясняют, откуда он появился. Об этом сообщает издание Sciencepost.

Открытие, начавшееся с землетрясений

Путь к этому открытию начался в 2014 году, когда группа американских геофизиков развернула одну из самых масштабных программ сейсмических наблюдений. Более двух тысяч сейсмометров были размещены на разных континентах для анализа волн от свыше пятисот землетрясений. Учёные буквально "прослушивали" недра Земли, отслеживая, как сейсмические волны проходят через различные слои планеты.

Скорость таких волн меняется в зависимости от плотности и состава пород. Используя эти различия, исследователи смогли детально изучить область на глубине от 410 до 660 километров — так называемую переходную зону мантии. Именно там был обнаружен минерал, который стал ключом к разгадке.

Рингвудит — губка для воды

Речь идёт о рингвудите — редком минерале, формирующемся только при экстремальном давлении и температуре. Его особенность в том, что он способен удерживать воду внутри своей кристаллической структуры. При этом вода не существует там в привычном жидком виде, а связана на молекулярном уровне.

Руководитель исследования, геофизик Стив Джейкобсен, сравнил рингвудит с "геологической губкой". Лабораторные эксперименты показали, что этот минерал может содержать до 1,5 % воды от собственной массы. На первый взгляд это немного, но в масштабах переходной зоны мантии такие значения приобретают колоссальное значение.

Сколько воды скрыто под ногами

Расчёты оказались ошеломляющими. Если хотя бы 1 % пород в этой зоне содержит связанную воду, её общий объём превышает суммарное количество воды во всех океанах Земли более чем в три раза. Такой резервуар радикально меняет представления о глобальном водном балансе и о том, где на самом деле сосредоточена большая часть земной влаги.

Откуда взялся подземный океан

Долгое время учёные спорили о происхождении этой воды. Одна версия предполагала, что она сохранилась со времён формирования Земли около 4,5 миллиарда лет назад. Другая утверждала, что вода поступила с поверхности и была "затянута" вглубь планеты тектоническими процессами.

Недавнее исследование, проведённое на образцах из крупной магматической провинции Эмэйшань в Китае, внесло ясность. Эти породы сформировались благодаря мантийным плюмам и несут химические следы глубинных процессов. Анализ изотопов бора показал сходство с серпентинитами — океаническими породами, изменёнными морской водой.

Глобальный цикл воды

Эта изотопная "подпись" стала убедительным доказательством того, что вода из океанов действительно уходит вглубь Земли. Механизм выглядит как планетарная система переработки. Морская вода проникает в океаническую кору, изменяет её состав, а затем вместе с погружающимися плитами уходит в мантию в зонах субдукции.

На глубине, в условиях переходной зоны, рингвудит связывает эту воду и удерживает её миллионы лет. Позже мантийные потоки и вулканическая активность возвращают часть влаги обратно на поверхность, пополняя океаны и поддерживая глобальный цикл воды.

Сравнение: поверхностный и мантийный резервуары воды

Поверхностные океаны представляют собой активную и видимую часть водного цикла, зависящую от климата и атмосферы. Мантийный резервуар, напротив, стабилен и работает на геологических масштабах времени. Если океаны подвержены испарению и потерям, то вода в мантии служит долговременным хранилищем, поддерживающим баланс всей системы.

Плюсы и минусы новой концепции

Открытие "шестого океана" даёт цельную картину эволюции земной воды и объясняет, почему планета сохраняла океаны несмотря на катастрофические события прошлого.

К сильным сторонам относятся: