В недрах Земли нашли минералы, хранящие древнюю воду

Международная команда исследователей выяснила: часть воды, возникшей еще при формировании Земли, вероятно, до сих пор скрыта в глубинах планеты. Ученые изучали соединения железа, которые удерживают водород в экстремальных условиях недр, и опубликовали результаты в журнале Nature Geoscience. Об этом рассказывает издание Вокруг Света.

Специалисты Университета Байройта синтезировали два соединения — Fe₅O₁₂Hₓ и Fe₇O₁₂Hₓ. По их оценке, именно эти вещества стали первыми реалистичными претендентами на роль минералов, сохраняющих большие объемы воды на значительной глубине. Чтобы проверить, способны ли они существовать в недрах Земли, ученые смоделировали соответствующие условия: образцы сжимали между алмазами и нагревали лазерами при давлении 78–198 гигапаскалей и температуре около 2500 градусов Цельсия.

Затем с помощью синхротронного рентгеновского излучения исследователи установили состав и структуру веществ. Выяснилось, что новые соединения возникают даже там, где воды изначально почти не было. «По-видимому, даже очень небольшого количества водорода достаточно для стабилизации этих сильно гидратированных соединений железа», — отметил профессор Леонид Дубровинский из Университета Байройта.

Одно из возможных мест сохранения древней воды — граница ядра и мантии. На ранних этапах истории Земли там мог располагаться базальный магматический океан, при остывании которого расплав обогащался железом и водой. Минералы удерживают не только первичную воду, но и ту, что попадает на глубину вместе с тектоническими плитами.

Высокая плотность соединений помогает им оставаться у границы ядра и мантии и сохранять воду на протяжении геологических периодов. Особый интерес вызывает Fe₅O₁₂Hₓ: расчеты показывают, что даже 1% этого минерала в мантии может хранить значительную долю предполагаемого водорода в силикатной оболочке Земли. Открытие важно для понимания круговорота воды, сейсмической активности и вулканизма — образование оксигидроксидов меняет границы между минералами мантии, что объясняет необычные сейсмические сигналы, а богатые водой скопления могут влиять на движение мантийных плюмов и связывать глубинные процессы с вулканизмом на поверхности.