Международная команда учёных из Китайской академии наук показала, что значительная часть воды на молодой Земле не вышла на поверхность, а «заперлась» в минералах мантии. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Как вода уходила вглубь планеты

Долгое время считалось, что по мере остывания Земли после формирования почти вся вода из глобального магматического океана поднималась вверх и формировала поверхностные океаны. Новые эксперименты опровергают эту картину: огромные объёмы воды могли остаться внутри планеты.

Учёные под руководством профессора Вэньхуа Лу воссоздали условия ранней мантии — экстремальные давления и температуры — с помощью алмазной наковальни и лазерного нагрева. В этих условиях наблюдали образование бриджманита — самого распространённого минерала нижней мантии Земли.

Оказалось, что водород активно встраивается в кристаллическую решётку бриджманита, связываясь с атомами кислорода. При сравнении содержания воды в кристаллах и в расплаве выяснилось: на ранних этапах охлаждения планеты значительная часть воды уходила именно в минералы. Этот процесс был особенно эффективным при высоких температурах — в кристаллах образовывалось больше «пустот», облегчавших проникновение водорода.

Постепенное возвращение воды на поверхность

По мере дальнейшего охлаждения Земли способность бриджманита удерживать воду снижалась. Это создало условия для медленного возвращения захваченной воды на поверхность — через плавление пород и вулканическую активность. Таким образом, океаны могли формироваться не одномоментно, а подпитываться импульсами в течение миллиардов лет.

Авторы отмечают, что часть воды может оставаться в глубинных слоях мантии до сих пор. Это значит, что современные океаны отражают лишь часть общего водного баланса планеты. Скрытые резервы, вероятно, сыграли важную роль в долгосрочной стабильности климата и пригодности Земли для жизни.

Вкратце

Учёные из Китайской академии наук установили: на ранней Земле огромные объёмы воды «заперлись» в минералах мантии, особенно в бриджманите. Эксперименты показали, что при высоких температурах водород активно встраивался в кристаллическую решётку, а по мере охлаждения планеты вода постепенно возвращалась на поверхность через вулканизм. Это объясняет постепенное формирование океанов и указывает на то, что значительная часть воды до сих пор скрыта в недрах Земли. Открытие меняет представление о водном балансе молодой планеты и её эволюции к пригодным для жизни условиям.