Как ранняя Земля удерживала свои океаны? • Земля.ком

Новое исследование опубликовано в журнале Письма о физическом обзоре исследовал происхождение воды на Земле. По данным группы ученых под руководством Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) и Нанкайский университетхимическое соединение, которое сейчас вымерло, могло помочь сохранить глубокие подземные воды в эпоху, когда массивные столкновения с астероидами должны были испарить всю поверхностную воду Земли.

Поверхность вода играет важную роль в стабилизации климата планеты в течение длительных периодов времени, что позволяет зародиться жизни. Более того, даже небольшое количество воды под поверхностью планеты увеличивает пластичность горных пород, что необходимо для тектоники плит — процесса, который коренным образом формирует континенты и океаны планеты, а также вызывает землетрясения и вулканизм.

В то время как некоторые ученые считают, что вода на Земле была засеяна кометами, другие утверждают, что вода возникла глубоко в мантии или даже в ядре нашей планеты. Используя метод предсказания кристаллической структуры USPEXисследователи обнаружили стабильное соединение, которое может запирать атомы водорода и кислорода внутри Земли на достаточно долгое время, а затем высвобождать их в виде воды: гидросиликат магния (Mg₂SiO₅ЧАС₂), который состоит более чем на 11 процентов из воды и стабилен при экстремально высоких температурах и давлениях более двух миллионов атмосфер.

По мнению ученых, на протяжении более 30 миллионов лет, пока Земля подвергалась частым бомбардировкам астероидами, часть земной воды надежно хранилась в виде гидросиликатов в недрах того, что лишь впоследствии стало железным ядром планеты. К тому времени, когда сформировалось ядро, гидросиликаты были вытеснены в области низкого давления, где они стали нестабильными и разлагались, образуя оксид магния и силикат, которые теперь образуют мантию.

Эта теория — «история о том, как материя, существовавшая в течение короткого момента в масштабе планеты, оказала огромное влияние на эволюцию Земли», — сказал соавтор исследования Артем Оганов, материаловед из Сколтеха. «Это противоречит обычному геологическому мышлению, но, если подумать, биолог-эволюционист, для которого многое из того, что мы видим сегодня, развилось из ныне вымерших видов, вряд ли удивится, не так ли?»

Эти открытия имеют важные последствия для понимания других небесных тел. «Марс, например, слишком мал, чтобы создавать давление, необходимое для стабилизации гидросиликата магния», — сказал профессор Оганов. «Это объясняет, почему она такая сухая, и означает, что какая бы вода ни была на Марсе, она, скорее всего, пришла из комет».

В случае очень больших планет за пределами нашей Солнечной системы, которые, возможно, могут содержать воду и, таким образом, поддерживать жизнь (гипотетические «суперземли»), давление, стабилизирующее гидросиликат магния, может существовать даже вне ядра, удерживая большие количества воды на неопределенный срок. «В результате суперземли могут иметь гораздо большее содержание воды и по-прежнему поддерживать существование открытых континентов», — заключил соавтор исследования Сяо Дун, физик из Нанкайского университета.

—

От Андрей Ионеску, Земля.com Штатный писатель