На сайте Немецкого электрон-синхротрона DESY опубликована интересная заметка "Water is seeping deeper into Earth than expected" - "Вода просачивается в Землю глубже, чем ожидалось".

Рентгеновское исследование показывает, что минералы, содержащие воду, стабильны вплоть до нижней мантии. Вода транспортируется глубже в Землю, чем ожидали ученые. Рентгенологическое исследование водосодержащих минералов показало, что эти соединения устойчивы даже в условиях нижней мантии. Внутри этих минералов вода может транспортироваться под землю на расстояние до 1300 километров, как показало исследование, проведенное на рентгеновском источнике DESY PETRA III. Это примерно на 200 километров глубже, чем было известно ранее.

Ограничение глубинного круговорота воды на Земле оказывает огромное влияние на наше понимание текущего состояния и эволюции недр Земли. Вода обычно транспортируется с помощью погружающихся плит под океаны на Землю. Но как далеко это может зайти? На какой глубине водные минералы выделяют воду в окружающую мантию?.

Чтобы ответить на этот вопрос, команда исследовала группу минералов, называемых плотными водными силикатами магния или DHMS. Используя пресс большого объема, ученые синтезировали образцы сверхводной фазы B при 19 гигапаскалях (в 190 000 раз больше атмосферного давления) и 1100 градусов по Цельсию, близких к составу, ожидаемому в погружающихся плитах. Ключевым ингредиентом здесь был оксид алюминия (Al₂O₃).

Зерна этих образцов диаметром около 0,01 миллиметра были затем подвергнуты рентгеновскому облучению на линии DESY Extreme Conditions Beamline P02.2 в PETRA III, в то время как они были сжаты до давления до 55 гигапаскалей и нагреты до 2200 градусов по Цельсию — условия глубокой мантии Зесли. Рентгеновские лучи позволили зафиксировать внутреннюю структуру минерала в режиме реального времени и определить, при каких условиях происходит разложение минерала и какие продукты распада возникают.

Авторы исследования показали, что включение Al значительно увеличивает стабильность образцов до 500 градусов по Цельсию, а это означает, что эти минеральные фазы, известные как очень чувствительные к температуре, могут выживать даже в очень жарких условиях земной мантии.

Проведенные исследования меняют картину циркуляции воды в недрах Земли. Ученые считают, что это может помочь понять некоторые из до сих пор необъяснимых проблем с геофизическими сигналами из глубокой мантии, которые представляют проблему для текущей стандартной модели недр Земли.

Ссылка на оригинальную публикацию, находящуюся в свободном доступе:

Phase Stability of Al-Bearing Dense Hydrous Magnesium Silicates at Topmost Lower Mantle Conditions: Implication for Water Transport in the Mantle; X. Li, S. Speziale, M. Koch-Müller, R.J. Husband & H.-P. Liermann; Geophysical Research Letters, 2022; DOI: 10.1029/2022GL098353