Mantel bumi memegang sejumlah besar air

Dalam berlian, penyelidik menemui bukti air di pedalaman Bumi

Zon peralihan antara mantel atas dan bawah dapat mengandungi lebih banyak air daripada semua lautan bersama. Grafik ini menunjukkan lokasi zon peralihan dan tempat asal cincinit. © Kathy Mather
membaca dengan kuat

Jules Verne betul: terdapat takungan air yang luas di pedalaman bumi - walaupun tidak dalam bentuk tasik atau lautan. Air itu disimpan di dalam batu lapisan peralihan antara mantel atas dan bawah. Walau bagaimanapun, terdapat lebih dari sekadar samudra, sama seperti penyelidik dalam jurnal "Alam". Bukti yang menentukan untuk ini mereka dapati dalam berlian.

Mengikut teori popular, air duniawi mungkin berasal dari dua sumber: komet kaya dengan air dan asteroid dapat membawa beberapa dari angkasa. Tetapi kebanyakan daripadanya dikatakan datang dari dalam Bumi: "Sumber air di hidrosphere Bumi adalah mantel Bumi, " jelas Graham Pearson dari University of Alberta di Edmonton dan rakan-rakannya. Walau bagaimanapun, mantel atas dibuat daripada olivine mineral, yang tidak dapat menyimpan air.

Lapisan peralihan sebagai takungan air?

Tetapi di bawah, pada kedalaman 410 hingga 660 kilometer, terletak lapisan peralihan ke mantel bawah. Di sini, tekanan dan haba yang besar menyebabkan olivine mengubah struktur kristalnya dan menjadi mineral wadsleyite dan ringwoodite. Dan terutamanya yang terakhir secara teori dapat menyimpan air dan dengan itu mewakili takungan air primeval. Masalah besar di sini ialah walaupun gerudi paling moden tidak dapat menembusi kedalaman ini, para penyelidik terpaksa menggunakan kaedah pengukur tidak langsung, termasuk gelombang seismik, untuk mengetahui lebih lanjut mengenai struktur lapisan peralihan ini. Sehingga kini.

Dalam berlian kasar berwarna coklat ini, para penyelidik menemui Ringwoodite granule kecil © University of Alberta

Buat pertama kali saintis kini telah menemui sekeping kecil kayu cincin dari kedalaman mantel. Pearson dan rakan-rakannya datang membantu. Para penyelidik sebenarnya mencari mineral yang berlainan apabila mereka menemui minidiamond yang tidak jelas, yang berwarna merah jambu di kawasan sekitar lombong berlian di Mato Grosso di Brazil. Hanya tiga milimeter yang kecil dan tidak teratur berbentuk cawangan tidak berguna untuk pembuatan barang kemas.

Cari rawak dalam berlian yang membosankan

Tetapi di dalamnya, harta yang benar menyembunyikan dirinya sendiri, sebagai salah seorang pelajar PhD dalam pasukan itu menemui satu tahun kemudian pada pemeriksaan susulan: di tengah-tengah berlian yang tersangkut kecil, hanya kira-kira 40 mikron besar, kristal kehijauan, "Ia adalah satu perkara yang baik yang kami dapati, " kata Pearson. Para penyelidik menyiapkan kemasukan kristal ini dan dianalisis dengan menggunakan pelbagai kaedah, termasuk spektroskopi laser dan inframerah dan difraksi sinar-X. paparan

Analisis itu mendedahkan bahawa ia sebenarnya adalah ringwoodite - yang pertama kali ditemui di Bumi. Buat pertama kalinya, ahli geologi mempunyai sekeping mineral di tangan mereka, yang harus datang dari zon peralihan mantel dari kedalaman lebih dari 410 kilometer. Selama berjuta-juta tahun, tanah liat kecil mungkin mencapai aktiviti gunung berapi di tingkat tinggi. Di suatu tempat pada kenaikan ini, ia diliputi oleh berlian yang dipelihara hingga ke hari ini.

Graham Pearson memegang berlian di mana cincin itu ditemui. Universiti Alberta

Lebih banyak air daripada semua lautan bersama

Tetapi yang lebih penting lagi, seperti analisis menunjukkan, kayu cincin sebenarnya mengandungi kira-kira 1.5% berat air. Tetapi ini juga bermakna bahawa lapisan peralihan, dari mana mineral ini datang, mesti mengandungi sekurang-kurangnya satu peratus air. Itu tidak terdengar seperti banyak, tetapi jika anda menambah sehingga ke keseluruhan lapisan peralihan, maka banyak datang bersama-sama: "Lapisan bumi ini dapat mengandungi sebanyak air sebagai semua lautan di dunia digabungkan, " jelas Pearson.

Contoh mineral ini memberikan bukti langsung pertama bahawa zon peralihan mesti kaya dengan air sekurang-kurangnya di tempat-tempat. "Dalam beberapa cara, ia adalah lautan di dalam Bumi, seperti yang diterangkan oleh Jules Verne dalam perjalanannya ke Pusat Bumi, " jelas Hans Keppler dari University of Bayreuth dalam ulasan yang mengiringi. "Hanya lautan ini tidak mempunyai bentuk air cair, tetapi terdiri daripada kumpulan OH pada mineral yang tidak biasa."

Penemuan ini mempunyai makna yang besar untuk imej kita di dalam bumi tetapi juga untuk banyak proses geologi. Untuk gunung berapi, tektonik plat, dan proses lain yang membuat Bumi seperti planet dinamik terpengaruh dengan sama ada dan berapa banyak air yang terdapat dalam pelbagai lapisan. Air mengubah cara planet berfungsi, menerangkan Pearson. Pengetahuan bahawa terdapat takungan keseluruhan pelumas geologi ini pada kedalaman memberikan cahaya baru pada banyak teori geologi dan hipotesis. (Alam, 2014; doi: 10.1038 / nature13080)

(Alam / Universiti Alberta, 13.03.2014 - NPO)