Глубоко, глубоко под землей хранится вода

Лава вулканическая

На большой глубине под землёй очень жарко, да и давление растёт — ад почище того, что описывал Данте. Но с недавних пор учёные стали подозревать, что в этом пекле есть то, чего никто не ожидал найти там, — вода. Причём в больших количествах: на глубине в четыреста километров подземной воды раз в десять больше, чем в океанах на Земле.

Но эта вода не струится и не плещется. Она существует в виде капелек иногда размером в несколько, а то и одну-единственную молекулу вкраплённых в кристаллическую решётку минералов. Но именно эта вода может пролить свет на некоторые неразрешённые загадки о возникновении Земли, о грандиозных извержениях вулканов с лавовыми реками.

Есть много различных намёков, указывающих на существование этой «спрятанной» воды. Первый — недостаточное количество воды на нашей планете по сравнению с метеоритами. Учёные много лет размышляют над этой загадкой.

По мнению Томаса Аренса, геофизика из калифорнийского института технологии в Пасадене, можно оценить, сколько было воды в Солнечной системе в её ранней молодости, если подвергнуть анализу состав метеоритов, дошедших до нас из тех далёких дней. В них содержится около трёх процентов воды, а на Земле её — малые доли процента (от общей массы). Возникает естественный вопрос: куда делась вся эта вода?

Лава вулканическая

Многие учёные считают, что вскоре после образования Земли по ней ударило небесное тело размером с Марс. Оно выбило значительный кусок массы, из которого образовалась Луна, лишило нашу планету атмосферы, а заодно и большей части воды. Но есть указания на то, что кое-что осталось в глубине Земли.

Первое — содержание изотопов гелия-3 и гелия-4 в лавовых выходах из вулканов. Гелий-4 образуется в результате радиоактивного распада, а гелий-3 остался с первых моментов рождения Вселенной. По мнению Аренса, гелий-3 выходит из глубоких горных пород, он гораздо более летучий, чем вода. Если в глубинах Земли есть гелий-3, то вполне возможно, что там есть и вода. «Гелий-3 даёт нам ясное свидетельство того, что Земля действительно содержит внутри своих горных пород разные вещества», — подчёркивает Аренс.

Второе — кимберлиты, обогащённые железом и магнием горные породы, которые выходят на поверхность Земли из её мантии по узким каналам. Они поднимают с собой алмазы, которые могут возникать лишь на глубинах не меньше 180 километров. Путешествуют по этим трубкам и породы, похожие на слюду, которые приносят в себе наверх достаточно много воды.

Стефан Хаггерти из университета американского штата Массачусетсс обнаружил, что кимберлиты выносят наверх минералы под названием майорит, которые образуются на глубинах от 300 до 670 километров. И оттуда они приносят воду, а 670 километров — граница между верхней и нижней мантией.

Лава вулканическая

О воде свидетельствуют и сейсмические данные: вода замедляет скорость звука, проходящего через горные породы. Как раз это и видят геологи — сейсмические волны необъяснимо медленно проходят через мантию. До конца восьмидесятых годов прошлого века бытовало мнение, что внутри Земли достаточно сухо. Общепринятой была точка зрения, что под поверхностью может быть вода, но не глубже, чем 200 километров, дальше ей просто некуда спрятаться. Горные породы слишком горячи, чтобы содержать воду.

Прорыв произошёл в университете штата Колорадо, когда Джозеф Смит изучал минерал под названием вадслеит (Wadsleyite). Он состоит из кремния, магния и кислорода и, по мнению учёных, располагается на глубине от 400 до 700 километров под поверхностью Земли. Конечно, учёные не могут заглянуть на такую глубину и исследовать минерал в естественных условиях. Они создают для них «адскую» жару и давление в своих лабораториях. Вадслеит изучали с 1960 года, но в сухом виде. Открытие Смита состояло в том, что он обнаружил его необычное свойство — даже при нагреве выше ста градусов тот удерживает воду.

В 1987 году группа австралийских исследователей под руководством Теда Рингвуда обнаружила, что и некоторые другие минералы могут содержать воду при высоких температурах и давлениях. Джей Басс из университета в Иллинойсе отмечал: «Совершенно неожиданно мы осознали, что под Землёй океаны и океаны воды». По оценкам, вадслеит может содержать 3,3% воды. Вроде бы звучит не слишком внушительно, но под Землёй может быть бездна вадслеита. По мнению Смита, на глубине 400-500 километров может быть процентов шестьдесят вадслеита, и тогда жалкие 3,3% воды в нём дадут нам десять земных океанов воды, о которых шла речь вначале.

Дан Фрост, геолог из Вашингтонской геофизической лаборатории, считает, что воды может быть ещё больше. По оценкам его сотрудников, в стеклообразных материалах лав может содержаться до пятисот частей воды на миллион. А это ещё тридцать океанов. Главная проблема в том, что все сведения о минералах мантии учёные получают из её верхнего слоя. Далее идёт экстраполяция, что вся мантия — однородна.

Поиски продолжались, и в 1997 году группа под руководством Смита нашла вадслеит-II — ещё один водосодержащий минерал, который не разлагается даже в глубине мантии. И всё же, это — только гипотезы о том, как будут вести себя минералы в подземных условиях.

Наличие воды внутри может сильно влиять на такие события, как возникновение новых островов и массированные выбросы вулканической лавы. И то, и другое — примеры «горячих точек», которые, по мнению учёных, представляют собой выходы расплавленной лавы на поверхность. Раньше думали, что лава идёт на поверхность из-за подъёма горячих пузырей, но никогда не рассматривалась возможность того, что причиной подъёма может оказаться процесс испарения жидкости.

Основные возражения противников подземных океанов просты и понятны: под воздействием высокой температуры вода должна испаряться. Но эксперимент приносит всё новые и новые свидетельства в пользу сторонников подземной воды. Гууст Нолет из Принстона обнаружил, что скорость сейсмических волн неожиданно мала в тектоническом щите под Центральной Европой. Это — старый континент и состоит он из холодных плотных пород, где ничто не должно приводить к снижению скорости сейсмических волн. Нолет считает, что глубинная вода — единственно возможное объяснение.

Источник

Гипотеза подводных океанов лишь родилась, и учёные пока не перевели её в разряд надёжной теории. Одно из последних направлений исследований — попытка понять, проходит ли вода с поверхности в глубины Земли и сколько её выходит оттуда наружу. В частности, Нолет полагает, что район под Европой постоянно подпитывается водой с поверхности. Идут интересные расчёты, как может влиять подземная вода на состояние атмосферы, на парниковый эффект, на климат настоящий и будущий.

Александр Семёнов
Источник: storyo.ru

Другие статьи по теме:

Views All Time
Views All Time
2201
Views Today
Views Today
5
3
Если статья понравилась - поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях:

Один комментарий

Добавить комментарий

Войти с помощью: