Давняя загадка разгадана: земная вода взаимодействует даже с раскаленным ядром планеты

16 ноября 2023, 17:01

Источник:

Процессы внутри нашей планеты оказались сложнее, чем мы думали. Международная группа ученых разгадала загадку, над которой работали многие годы: они объяснили, что за тонкий слой покрывает ядро Земли и как он образовался.

Детали открытия

Слой толщиной несколько сотен километров, что не так уж много 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 совершила 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 [...] обнаружили, что когда вода достигает границы между ядром и мантией, она вступает в реакцию с содержащимся в ядре кремнием, 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,
– говорит профессор Университета штата Аризона Дэн Шим.

Таким образом, в результате исследований установив, что вода из внешних слоев все же достигает ядра, ученые заключили, 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 километрах от поверхности, эта вода вызывает глубокое химическое взаимодействие, изменяющее структуру ядра.

Эксперименты, проведенные вместе с коллегами из Университета Энсе (Южная Корея), также помогли доказать, что реакция воды у поверхности ядра формирует богатый водородом и обедненный кремнием слой, превращая верхний внешний участок ядра в тот же загадочный слой — эдакую пленкообразную структуру. А кристаллы кремнеземы, или диоксида кремния, о которых уже говорилось, поднимаются и встраиваются в мантию – следующий за ядром слой.

Измененная "пленка" ядра имеет большое значение для геохимических циклов, связывающих поверхностные воды с металлическим ядром планеты, отмечают в аризонском университете.