Af Andy Coghlan

Vand fælde

Dirk Wiersma/Science Photo Library

Vores planet kan være blå indefra og ud. Jordens enorme lagre af vand kan være opstået via kemiske reaktioner i kappen, snarere end at ankomme fra rummet gennem kollisioner med isrige kometer.,

dette nye vand kan være under et sådant pres, at det kan udløse jordskælv hundreder af kilometer under jordens overflade – rysten, hvis oprindelse hidtil har været uforklarlig.

det er resultatet af en computersimulering af reaktioner i Jordens øvre kappe mellem flydende brint og kvarts, den mest almindelige og stabile form af silica i denne del af planeten.

annonce

“dette er en måde vand kan danne på jorden,” siger teammedlem John Tse ved University of Saskatche .an i Canada., “Vi viser, at det er muligt at have vand, der dannes i Jordens naturlige miljø, snarere end at være af udenjordisk oprindelse.”

Den enkle reaktion finder sted ved omkring 1400 °C, og tryk 20.000 gange højere end det atmosfæriske tryk, som silica, eller siliciumdioxid, reagerer med flydende brint til at danne flydende vand og siliciumhydrid.

dybt nede

det seneste arbejde simulerer denne reaktion under forskellige temperaturer og tryk, der er typiske for den øvre kappe mellem 40 og 400 kilometer nede., Det sikkerhedskopierer tidligere arbejde af japanske forskere, der udførte og rapporterede selve reaktionen i 2014.

“vi oprettede en computersimulering meget tæt på deres eksperimentelle forhold og simulerede reaktionens bane,” siger Tse.

men i et overraskende t .ist viste simuleringen, at vandet dannes inden for kvarts, men så ikke kan undslippe, og så opbygges trykket.

“hydrogenvæsken diffunderer gennem kvartslaget, men ender med at danne vand ikke ved overfladen, men i hovedparten af mineralet,” siger Tse., “Vi analyserede densiteten og strukturen af det fangede vand og fandt ud af, at det er meget tryksat.”

ifølge simuleringen kunne trykket nå op til 200.000 atmosfærer. “Vi observerede, at vandet var ved højt tryk, hvilket kunne føre til muligheden for inducerede jordskælv,” siger Tse.

Jordskælvsudløser

jordskælvene kan udløses, når vandet endelig slipper ud af krystallerne. “Imidlertid er der behov for yderligere forskning for at kvantificere mængden af frigivet vand, der er nødvendigt for at udløse dybe jordskælv,” siger Tse.,andre forskere sagde, at det var sandsynligt, at dette vand forårsagede dybe jordskælv. “Disse resultater giver vigtig indsigt i reaktionerne mellem kvarts og brint ved højt tryk,” siger John Ludden, administrerende direktør for British Geological Survey. “Dannelse og frigivelse af overpresset vand kan være en betydelig udløser i den dybe litosfære for ultra-dybe jordskælv, undertiden placeret godt under skorpen og i de mere stive dele af dybe kontinentale plader.”

resultaterne kan også informere om, hvordan vores planet fik sit vand til at begynde med.,

undersøgelser i de seneste år har fundet tegn på flere oceaner værd af vand låst op i rock, så langt ned som 1000 kilometer, spørgsmålstegn ved den antagelse, at vand ankom fra rummet efter Jordens dannelse. En undersøgelse, der blev offentliggjort i denne uge, for eksempel baseret på isotoper fra meteoritter og jordens mantel, fandt også, at vand sandsynligvis ikke er ankommet på iskolde kometer, efter at Jorden er dannet, som det længe er antaget.i stedet synes al denne forskning at antyde, at meget af vores planets vand måske er kommet indefra – selvom ingen endnu ved præcis, hvor meget.,

oprindelseshistorie

“så længe forsyningen af brint kan opretholdes, kan man spekulere i, at vand dannet af denne proces kunne være en bidragyder til vandets oprindelse under Jordens tidlige tilvækst,” siger Tse. “Vand dannet i mantlen kan nå overfladen via flere måder, for eksempel båret af magma i form af vulkanske aktiviteter.”

det er muligt, at der stadig laves vand på denne måde dybt inde i jorden i dag, og det samme kan være tilfældet med andre planeter.,

Den nye simulering resultaterne er meget overraskende, “fordi snarere end hydrogen binding i kvarts krystal struktur, det forstyrrer strukturen helt ved limning med ilt og danner vand-rige regioner under overfladen”, siger Lydia Hallis på University of Glasgow, UK. “Undersøgelsen fremhæver, hvordan de mineraler, der udgør jordens mantel, kan inkorporere store mængder vand, og hvordan jorden sandsynligvis er ‘våd’ i en eller anden forstand helt ned til dens kerne.,”

men på trods af potentialet for, at processen har skabt meget af Jordens vand, mener Ludden, at det kan være lille og lokaliseret i sammenligning med tilførslen af vand fra vandrige kometer, meteoritter og asteroider. “Jeg synes, det er rimeligt at antage, at meget af vandet kom på denne måde,” siger han.