Мантия ранней Земли оказалась крупнейшим скрытым резервуаром воды

Ученые из Китайской академии наук установили, что значительная часть воды на ранней Земле была поглощена глубинными минералами мантии и могла никогда не выходить на поверхность. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Долгое время считалось, что по мере остывания молодой планеты почти вся вода из глобального магматического океана поднималась вверх и формировала поверхностные океаны. Однако эксперименты показали, что в процессе кристаллизации расплавленных пород огромные объемы воды могли «запереться» внутри Земли.

Команда под руководством профессора Вэньхуа Лу воссоздала условия ранней мантии — экстремальные давления и температуры — с помощью алмазной наковальни и лазерного нагрева. В этих условиях ученые наблюдали образование бриджманита, самого распространенного минерала нижней мантии Земли. Оказалось, что водород активно встраивается в его кристаллическую решетку, связываясь с атомами кислорода.

Сравнив содержание воды в кристаллах и в расплаве, исследователи выяснили, что на ранних этапах охлаждения планеты значительная часть воды уходила в минералы. Причем при более высоких температурах этот процесс был особенно эффективным: в кристаллах образовывалось больше «пустот», облегчавших проникновение водорода.

По мере дальнейшего охлаждения Земли способность бриджманита удерживать воду снижалась. Это создало условия для постепенного возвращения захваченной воды на поверхность — через плавление пород и вулканическую активность. Таким образом, океаны могли формироваться не одномоментно, а подпитываться импульсами в течение миллиардов лет.

Авторы отмечают, что часть воды может до сих пор оставаться в глубинных слоях мантии. Это означает, что современные океаны отражают лишь часть общего водного баланса планеты, а скрытые водные резервы могли сыграть ключевую роль в долгосрочной пригодности Земли для жизни.