Ученые из Гарвардского университета исследовали состав вулканических минералов, чтобы уточнить объем связанной воды, содержащейся в мантии Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале AGU.
Мантия находится между перегретым ядром Земли и земной корой, имеет толщину более 2900 км и составляет 84% от общего земного объема. Из предыдущих исследований было известно, что температура мантии молодой Земли в четыре раза превышала нынешнюю из-за распада радиоактивных элементов, содержавшихся в ней в значительно большем количестве, по сравнению с нынешним. Такая горячая мантия быстро разлагала т.н. гидратированные минералы, в кристаллической структуре которых связывались молекулы H2O, уравновешивая процесс их естественного образования. Поэтому вода не задерживалась в минералах в связанном виде, а пребывала в жидком, покрывая всю сушу.
В дальнейшем, по мере уменьшения количества радиоактивных веществ в недрах Земли ввиду их распада, мантия стала остывать. Это сместило точку равновесия и привело к частичному поглощению древнего океана минералами, из которых состоит мантия.
Для определения количества свободной воды на древней Земле ученые уточнили состав мантии, опираясь на образцы вулканических минералов. Было обнаружено значительное число химических соединений, способных связывать в своей структуре от 1 до 3% воды при кристаллизации под высоким давлением. Исходя из того, что химический состав мантии не претерпел принципиальных изменений, а лишь охладился в связи с частичным распадом радиоактивных изотопов, исследователи рассчитали объем воды, связанный в твердой мантии Земли, в зависимости от ее температуры. Было установлено, что в настоящее время объем воды, химически связанной в мантии, в 4,4 раза превышает весь объем воды, находящейся в свободном состоянии на поверхности Земли. Это более чем вдвое превышает ее объем, который мог быть связан в мантии в архейском эоне между 2,5 и 4 миллиардами лет назад. А это, в свою очередь, означает, что древний мир либо вообще был лишен суши, либо суша существовала в нем на очень небольшой площади.
Такие выводы совпадают с результатами другого исследования, в котором на основе соотношения различных изотопов кислорода, сохранившихся в геологических отложениях, было показано, что Земля 3,2 миллиарда лет имела значительно меньшую площадь суши, чем сегодня.
Знание водной эволюции Земли позволяет ответить на ряд вопросов о других аспектах ее истории, например о том, где и как зародилась жизнь около 3,5 миллиардов лет назад. В настоящее время продолжаются дискуссии о том, возникла ли жизнь сначала в соленых океанах или в пресноводных водоемах; если вся планета была поглощена океанами, это разрешило бы эту загадку.
Кроме того, полученные данные могут помочь в поисках внеземной жизни: судя по ним, имеет смысл искать жизнь в океанических мирах в Солнечной системе, таких как Европа и Энцелад.
Наконец, это позволяет прогнозировать и будущее Земли, поскольку мантия продолжает остывать, увеличивая свою поглощающую способность, а значит, уровень мирового океана теоретически может понижаться. Только вот происходит это гораздо медленнее, чем его повышение из-за таяния льдов.
Аналогичный механизм — связывание воды в гидратированных минералах — судя по всему, привел и к обезвоживанию Марса.
По материалам Daily mail и Science Alert
Читайте также:
Современные континенты возникли в ходе «разбухания» Земли
