В земной мантии нашли «Мировой океан»

По современным представлениям, мантия Земли представляет собой геосферу между ядром и корой на глубинах 30–2900 километров от поверхности. Условно эта часть планеты подразделяется на верхнюю и нижнюю, при этом на глубине 410–670 километров находится переходная зона (mantle transition zone, MTZ) — слой Голицына. Прошлые работы показали, что, в отличие от других участков, в MTZ может находиться жидкая вода. Так, 2014 году геологи обнаружили в кимберлите рингвудит с содержанием воды 1,4 процента. Однако, поскольку мантия остается недосягаемой для прямого изучения (к настоящему времени удалось достичь глубины в 12 262 метра), уточнение показателя по-прежнему ограничено.

Чтобы восполнить пробел, сотрудники Университета Окаяма, Байройтского университета и других учреждений провели эксперимент. При формулировании гипотезы они опирались на критерий вязкости, которая может определяться по неравномерному распределению силы тяжести в разных районах планеты и распространению сейсмических волн. Известно, что по мере удаления от MTZ и приближения к нижней мантии вязкость вещества значительно увеличивается. Сравнение вязкости рингвудита и бриджманита — основных минералов переходной зоны и нижней мантии соответственно — с учетом данных о гравитации и показателей после голоцена может прояснить объем воды в первой.

Также, согласно предыдущим исследованиям, пластическая деформация горных пород, образованных из вещества нижних слоев мантии, происходит по типу дислокации, а не диффузии. Исходя из мобильности линейных дефектов в кристаллической решетке минералов, авторы могли оценить их вязкость. Для этого они синтезировали 30–1000-микрометровые монокристаллы рингвудита (с разным содержанием воды) и бриджманита, после чего при температуре до 1726 градусов Цельсия деформировали их с помощью пятитонного пресса. В течение четырех часов в системе поддерживалось давление 22–25 гигапаскаль, затем — для возникновения дислокаций — 30 минут при 0,1 гигапаскаля.

Результаты показали, что при концентрации воды в 1–2 процента вязкость искусственного рингвудита аналогична показателю, характерному для MTZ. По мнению исследователей, для температурного диапазона, который, предположительно, наблюдается в переходной зоне мантии, предельное содержание жидкости в минерале может составлять 0,8–1,5 процента в зависимости от глубины. Таким образом, авторы пришли к выводу, что объем воды в слое Голицына, вероятно, является максимальным (особенно ближе к нижней мантии) и сопоставим с показателем Мирового океана — порядка 1340 миллионов кубических километров. В пользу гипотезы говорит и эффект затухания сейсмических волн в MTZ.

Подробности работы представлены в журнале Science Advances.

В апреле стало известно, что японские ученые приступили к подготовке нового проекта по бурению скважины к мантии. Сейчас они осуществляют поиск оптимальной точки начала работ.

 

Рубрика: Наука

Вам могло бы понравиться:

Новый гиперкар Bugatti сделают гибридом Новый гиперкар Bugatti сделают гибридом
Медведев прокатился на первом беспилотном «Шатле», который подумывают использовать на ЧМ-2018 Медведев прокатился на первом беспилотном «Шатле», который подумывают использовать на ЧМ-2018
Пьяный водитель лишился внедорожника Mercedes, съехав на нем по лестнице напротив мэрии Анапы (ВИДЕО) Пьяный водитель лишился внедорожника Mercedes, съехав на нем по лестнице напротив мэрии Анапы (ВИДЕО)
Соратник Клинтон призвал не винить Россию в победе Трампа Соратник Клинтон призвал не винить Россию в победе Трампа
©2017 RosBizInform. Все права защищены.
При копировании материалов активная гиперссылка на этот сайт ОБЯЗАТЕЛЬНА!