Новый взгляд на круговорот воды в природе: она взаимодействует даже с раскаленным ядром Земли

Международная группа ученых разгадала загадку, над которой их коллеги бились много лет: они объяснили, что за тонкий слой покрывает ядро нашей планеты и как он образовался. Об этом сообщили в пресс-службе Университета штата Аризона (США).

Слой толщиной несколько сотен километров (это немного в масштабах планеты) сейсмологи обнаружили еще несколько десятилетий назад. Тогда считалось, что обмен веществами между мантией и ядром Земли невелик. Но недавно международная команда геологов сделала открытие, используя экспериментальные методы и задействовав Advanced Photon Source — источник синхротронного излучения третьего поколения в Аргоннской национальной лаборатории (США), а также синхротронный центр PETRA III компании Deutsches Elektronen-Synchrotron (Германия).

— Наши эксперименты с высоким давлением дают другую информацию. Мы обнаружили, что когда вода достигает границы между ядром и мантией, она вступает в реакцию с кремнием, содержащимся в ядре, образуя диоксид кремния. Это открытие, наряду с нашими предыдущими наблюдениями за образованием алмазов из воды, реагирующей с углеродом в жидком железе под экстремальным давлением, указывает на гораздо более динамичное взаимодействие ядра и мантии, предполагающее существенный материальный обмен, — отмечает профессор Университета штата Аризона Дэн Шим.

Таким образом, в результате исследований установив, что вода с более внешних слоев все-таки достигает ядра, ученые сделали вывод, что на протяжении миллиардов лет поверхностные воды переносились глубоко в Землю из-за подъема или погружения тектонических плит. Достигнув границы ядра и мантии, примерно в 2900  километров от поверхности, эта вода вызывает глубокое химическое взаимодействие, изменяющее структуру ядра.

Эксперименты, проведенные вместе с коллегами из Университета Ёнсе (Южная Корея), также помогли доказать, что реакция воды у поверхности ядра формирует богатый водородом и обедненный кремнием слой, превращая самую верхнюю внешнюю область ядра в тот самый загадочный слой — некую пленкоподобную структуру. А кристаллы кремнеземы, или диоксида кремния, о которых уже говорилось, поднимаются и встраиваются в мантию — следующий за ядром слой.

— Это открытие расширяет наше понимание внутренних процессов Земли, предполагая более обширный глобальный водный цикл, чем считалось ранее. Измененная «пленка» ядра имеет большое значение для геохимических циклов, которые связывают поверхностные воды с металлическим ядром планеты, — отмечают в аризонском университете.