В земной мантии обнаружили гигантские запасы воды

Благодаря находке необычного алмаза международная группа ученых выдвинула необычное предположение: хотя считалось, что земная мантия в основном состоит из минералов, на глубине более 500 километров под землей могут находиться гигантские запасы воды.

Если догадка ученых верна, то именно гигантским подземным океаном могут объясняться многие явления, в том числе тектоника плит и вызываемые ей землетрясения и извержения вулканов. Их исследование было опубликовано на сайте научного журнала The Nature.

Выводы о наличии подземного океана были сделаны на основе обнаружения необычного алмаза, найденного в 2008 году в вымоине рядом с городом Жуина в Бразилии. С виду алмаз был крайне непримечателен,  и его едва не выбросили из-за низкого качества, однако внутри у него оказались следы минерала рингвудита – это форма оливина, минерала, из которого в основном состоит мантия. Его главное отличие от самого оливина в том, что он образуется при воздействии воды, и она может составлять до нескольких процентов массы минерала. До этого ученым удавалось получить рингвудит только в лабораторных условиях или отыскать его в метеоритном веществе.

Геологи до сих пор не имеют точного представления о том, что происходит глубоко под земной поверхностью. Ученым пока удалось пробурить лишь скважину глубиной 12 километров (впервые это смогли сделать российские ученые в Кольской сверхглубокой скважине в Мурманской области), но взять пробы из мантии невозможно при существующем уровне технологии.

Еще сложнее исследовать так называемую "зону перехода" между нижней и верхней мантией на глубине около 520-660 километров. Ниже этой зоны вещество мантии из-за гигантского давления достигает такой плотности, что уже не реагирует на тектонические сдвиги на поверхности. Понять, что происходит на такой глубине, может помочь только случай – например, выброшенные в результате извержений вулканов породы. Согласно предположению ученых, исследовавших бразильский алмаз, данное разделение может объясняться наличием водяной прослойки между нижней и верхней мантией, причем воды там может быть даже больше, чем во всех океанах Земли вместе взятых.

"Это не океан в духе Жюль Верна, по которому можно плыть на лодке", - рассказал The Guardian один из авторов научной работы, канадец Грэм Пирсон (Graham Pearson), представляющий Альбертский университет в Эдмонтоне (University of Alberta, Edmonton). Как пояснил ученый, вода может проникать в мантию через зоны субдукции – там, где в результате тектонических сдвигов одни блоки земной коры опускаются под другие. По оценкам ученых, масса воды в тех слоях достигает порядка 1%. В результате высокотемпературных реакций под большим давлением из оливина там и сформировался рингвудит, который потом оказался внутри алмаза и затем был вынесен на поверхность в результате извержения вулкана.

По мнению Пирсона, рингвудит может со временем возвращаться к форме обычного оливина, и только по чистой случайности из-за заключения в алмаз и сравнительно быстрому обнаружению удалось найти минерал в его изначальной форме.

Как предполагают ученые, вода в зоне перехода может растворяться в магме, достигать дна континентальных плит и размягчать их, в итоге приводя к появлению "слабых мест", откуда магма может под большим давлением вырываться на поверхность земли или даже "подталкивать" участки земной коры, приводя их в движение, в частности, вызывая землетрясения.

Данная теория сильно расходится с существующими представлениями о причинах тектоники плит, которую большинство специалистов объясняют мантийными теплогравитационными течениями - конвекцией, в свою очередь, вызванной разностью температур в центральных областях Земли. Также важную роль в тектонике плит наверняка играют приливные силы от Луны и сила Архимеда: фактически плиты "плавают" в расплавленной мантии.