Мы склонны думать о воде Земли как о чем-то, что обычно существует на поверхности — или, по крайней мере, близко к ней. Конечно, подземные воды существуют, но даже они обычно находятся на глубине от 500 до 1000 метров под поверхностью Земли. Даже в более необычных случаях — например, в древней морской воде, которая недавно прорвалась сквозь антарктический лед у Кровавого водопада — вода все еще находилась относительно близко к поверхности. Однако еще в 2014 году группа исследователей из Северо-Западного университета и Университета Нью-Мексико обнаружила нечто, что фактически перевернуло это предположение с ног на голову. В статье, опубликованной в журнале Science, они сообщили о наличии резервуара с водой, находящегося на глубине 400 миль под Северной Америкой.
В частности, вода заперта в части мантии, известной как переходная зона, которая находится на глубине от 250 до 410 миль под поверхностью. Это не просто немного воды. Исследователи подсчитали, что даже если вода будет составлять всего 1% от общего веса горных пород в этом регионе, ее объем все равно будет примерно в три раза превышать общий объем воды в океанах Земли.
Тем не менее, это не та вода, в которой можно плавать или черпать ведром. Вместо этого он существует в виде гидроксильных радикалов. Из-за огромного давления в этой области молекулы воды расщепляются с образованием гидроксильных радикалов, которые могут быть химически связаны с кристаллической структурой минерала. В частности, эти молекулы попадают в ловушку внутри кристаллической структуры минерала под названием рингвудит. Ярко-синяя порода, которая образуется только при экстремальных температурах и давлениях, находится на несколько миль под поверхностью. Считается, что этот минерал очень распространен в недрах Земли.
Как исследователи сделали это открытие
Чтобы обнаружить эту подземную воду, исследовательская группа прислушивалась к землетрясениям. В частности, они собрали данные с более чем 2000 сейсмометров, разбросанных по Соединенным Штатам, которые улавливали сейсмические волны, вызванные более чем 500 землетрясениями. Затем исследователи проследили, как вели себя эти волны, когда они проходили через разные слои горных пород глубоко под землей. Дело в том, что если горная порода насыщена водой, она замедляет сейсмические волны. Когда эти волны достигли переходной зоны мантии, команда заметила снижение их скорости, подтвердив, что материал там пропитался.
Стоит отметить, что сейсмические данные были не единственным свидетельством, указывающим в этом направлении. Эти исследователи уже синтезировали рингвудит в лаборатории и подвергли его воздействию условий глубокой мантии. Это позволило им ознакомиться с тем, как должны выглядеть сейсмические характеристики водонасыщенного рингвудита, прежде чем отправиться на его поиски под землей. Как рассказал журналу New Scientist один из соавторов исследования Стив Джейкобсен, водоносные породы выглядят «почти так, как будто они потеют».
Интересно, что это открытие также способствует раскрытию давней загадки происхождения океанов Земли. Одна из популярных теорий заключается в том, что ледяные кометы врезались в планету миллиарды лет назад, добавив воды на поверхность. Однако эти результаты предполагают, что вместо этого океаны, возможно, постепенно просачивались из глубин недр Земли.
