Науковці виявили дві раніше невідомі сполуки заліза, здатні утримувати воду за екстремальних умов у мантії Землі. Дослідження опублікували в Nature Geoscience.
Нові сполуки у глибокій мантії
Вода відіграє важливу роль не лише на поверхні Землі, а й у її надрах. Вона впливає на рух тектонічних плит, вулканізм та властивості гірських порід. У земній корі та мантії значна частина води існує не в рідкому стані. Вона хімічно зв’язана всередині мінералів.
Дослідники вирішили з’ясувати, які сполуки можуть довго зберігати воду за екстремальних умов глибокої мантії.
Для цього вони відтворили відповідний тиск і температуру в лабораторії. Невеликі зразки стискали між двома алмазами та нагрівали лазерами.
Тиск приблизно у два мільйони разів перевищував атмосферний тиск на поверхні Землі, а температура сягала близько 2500°C. Такі умови відповідають глибині приблизно 2900 км під поверхнею Землі.
В експерименті утворилися дві раніше невідомі сполуки заліза — Fe5O12Hx та Fe7O12Hx. Вони з’являлися як у багатих на воду зразках, так і в матеріалах, які майже не містили води.
«Схоже, навіть дуже невеликої кількості водню достатньо для утворення цих багатих на воду сполук заліза», — сказав Леонід Дубровінський, дослідник BGI та один з авторів дослідження.
Сполуки можуть довго утримувати воду
Виявлені сполуки здатні захоплювати та утримувати воду за різних умов нижньої мантії. За даними дослідження, вони можуть містити як первинну воду, так і воду, яка потрапила в надра пізніше.
Це означає, що такі сполуки потенційно можуть зберігати частину води ще з періоду формування Землі мільярди років тому. Водночас вони можуть накопичувати воду, яка переміщується вглиб планети разом із тектонічними плитами.
Через високу щільність ці сполуки, ймовірно, залишалися б поблизу межі між ядром і мантією. Там вони могли б утримувати воду протягом геологічних проміжків часу.
Наявність ще потрібно підтвердити
Експеримент показує, що Fe5O12Hx та Fe7O12Hx можуть бути придатними для зберігання води глибоко в мантії. Однак дослідження не доводить, що ці сполуки справді утворюються природним шляхом у надрах Землі.
Результати лабораторного експерименту лише показують, що вони можуть існувати за відповідних температури та тиску. Тому виявлені сполуки залишаються потенційними кандидатами на роль глибокого резервуара води.
Якщо їхнє існування в мантії підтвердиться, вони можуть допомогти пояснити, де зберігається частина давньої води Землі.
