Несколько десятилетий назад сейсмологи, отображая строение Земли, отметили существование в ее недрах (вокруг внешнего ядра) тонкого загадочного слоя толщиной всего лишь в несколько километров. Новая серия экспериментов показала, что этот слой образует вода, проникающая с поверхности планеты. Попадая в недра Земли, она изменяет состав внешней оболочки металлического железного ядра, что приводит к образованию отдельного тонкого слоя, которому посвящена статья в недавнем номере журнала Nature Geoscience.
Согласно модели, представленной авторами, на протяжении миллиардов лет поверхностная вода перемещалась в глубь Земли в процессе субдукции тектонических плит, при котором происходит погружение одних блоков земной коры под другие. Достигнув границы между ядром и мантией планеты, которая находится на глубине 2900 км от поверхности, эта вода запускает сложные химические взаимодействия, изменяющие структуру ядра.
Исследователи из США и Южной Кореи провели ряд экспериментов под высоким давлением, в которых вода вступала в реакцию с соединениями ядра. В результате этих реакций образовывался богатый водородом и почти лишенный кремния слой, который превращал самый верхний слой внешней области ядра в пленковидную структуру. Наряду с этим возникали кристаллы кремнезема, которые росли и интегрировались в мантию. Модифицированный таким образом жидкометаллический слой ядра должен быть менее плотный, следовательно, скорость распространения сейсмических волн в нем меньше. Это вполне соответствует аномальным характеристикам загадочного слоя, предполагаемого сейсмологами.
«На протяжении многих лет считалось, что обмен веществом между ядром и мантией Земли незначителен. Сейчас наши эксперименты под высоким давлением говорят совершенно другое: мы обнаружили, что на границе ядро-мантия вода взаимодействует с кремнием в ядре с образованием кремнезема, — говорит Дэн Шим (Dan Shim) из Университета штата Аризона (Arizona State University). — Это открытие наряду с прежними наблюдениями образования алмазов в результате реакции воды с углеродом в жидком железе под экстремальным давлением указывает на гораздо более динамичное взаимодействие ядра и мантии, что предполагает значительный обмен веществом».
Все это меняет наши представления о процессах внутри Земли и указывает на более пространный глобальный водообмен, чем известный процесс переноса и преобразования воды, ограниченный атмосферой, гидросферой и земной корой, то есть самым верхним слоем планеты.
Источники: Science Alert; Live Science.
Марина АСТВАЦАТУРЯН
Нет комментариев