Il pianeta Terra fa proprio acqua da zero in profondità nel mantello

Andy Coghlan

Dirk Wiersma/Science Photo Library

Il nostro pianeta può essere blu da dentro e fuori. L’enorme riserva d’acqua della Terra potrebbe aver avuto origine attraverso reazioni chimiche nel mantello, piuttosto che arrivare dallo spazio attraverso collisioni con comete ricche di ghiaccio.,

Questa nuova acqua potrebbe essere sotto una pressione tale da provocare terremoti a centinaia di chilometri sotto la superficie terrestre – tremori le cui origini sono rimaste finora inspiegabili.

Questo è il risultato di una simulazione al computer delle reazioni nel mantello superiore della Terra tra idrogeno liquido e quarzo, la forma più comune e stabile di silice in questa parte del pianeta.

“Questo è un modo in cui l’acqua può formarsi sulla Terra”, afferma il membro del team John Tse presso l’Università di Saskatchewan in Canada., “Mostriamo che è possibile che l’acqua si formi nell’ambiente naturale della Terra, piuttosto che essere di origine extraterrestre.”

La reazione semplice avviene a circa 1400 °C e pressioni 20.000 volte superiori alla pressione atmosferica come silice, o biossido di silicio, reagisce con idrogeno liquido per formare acqua liquida e idruro di silicio.

Deep down

L’ultimo lavoro simula questa reazione sotto varie temperature e pressioni tipiche del mantello superiore tra 40 e 400 chilometri in discesa., Esegue il backup del lavoro precedente di ricercatori giapponesi che hanno eseguito e riportato la reazione stessa in 2014.

“Abbiamo creato una simulazione al computer molto vicina alle loro condizioni sperimentali e abbiamo simulato la traiettoria della reazione”, afferma Tse.

Ma in un colpo di scena a sorpresa, la simulazione ha mostrato che l’acqua si forma all’interno del quarzo ma non può sfuggire e quindi la pressione si accumula.

“Il fluido idrogeno si diffonde attraverso lo strato di quarzo, ma finisce per formare acqua non in superficie, ma nella maggior parte del minerale”, afferma Tse., “Abbiamo analizzato la densità e la struttura dell’acqua intrappolata e abbiamo scoperto che è altamente pressurizzata.”

Secondo la simulazione, la pressione potrebbe raggiungere fino a 200.000 atmosfere. ” Abbiamo osservato che l’acqua era ad alta pressione, il che potrebbe portare alla possibilità di terremoti indotti”, afferma Tse.

Quake trigger

I terremoti potrebbero essere attivati quando l’acqua finalmente fuoriesce dai cristalli. ” Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per quantificare la quantità di acqua rilasciata necessaria per innescare terremoti profondi”, afferma Tse.,

Altri ricercatori hanno affermato che era plausibile che quest’acqua causasse profondi terremoti. ” Questi risultati forniscono importanti informazioni sulle reazioni tra quarzo e idrogeno ad alte pressioni”, afferma John Ludden, direttore esecutivo del British Geological Survey. “La formazione e il rilascio di acqua sovrapressa può essere un fattore scatenante significativo nella litosfera profonda per terremoti ultra-profondi, a volte situati ben al di sotto della crosta e nelle parti più rigide delle placche continentali profonde.”

I risultati possono anche informare come il nostro pianeta ha ottenuto la sua acqua per cominciare.,

Gli studi degli ultimi anni hanno trovato prove del valore di acqua di diversi oceani rinchiusi nella roccia, fino a 1000 chilometri, mettendo in discussione l’ipotesi che l’acqua sia arrivata dallo spazio dopo la formazione della Terra. Uno studio pubblicato questa settimana, ad esempio, basato su isotopi di meteoriti e mantello terrestre, ha anche scoperto che è improbabile che l’acqua sia arrivata su comete ghiacciate dopo la formazione della Terra, come è stato a lungo ipotizzato.

Invece, tutta questa ricerca sembra suggerire che gran parte dell’acqua del nostro pianeta potrebbe provenire dall’interno – anche se nessuno sa ancora esattamente quanto.,

Origin story

“Finché la fornitura di idrogeno può essere sostenuta, si può ipotizzare che l’acqua formata da questo processo potrebbe contribuire all’origine dell’acqua durante l’accrescimento precoce della Terra”, afferma Tse. “L’acqua formata nel mantello può raggiungere la superficie attraverso diversi modi, ad esempio, trasportati dal magma sotto forma di attività vulcaniche.”

È possibile che l’acqua sia ancora fatta in questo modo nel profondo della Terra oggi, e lo stesso potrebbe essere vero per altri pianeti.,

I nuovi risultati della simulazione sono piuttosto sorprendenti “perché piuttosto che legarsi all’idrogeno nella struttura del cristallo di quarzo, interrompe completamente la struttura legandosi con l’ossigeno e formando regioni ricche di acqua sotto la superficie”, afferma Lydia Hallis dell’Università di Glasgow, Regno Unito. “Lo studio evidenzia come i minerali che compongono il mantello terrestre possano incorporare grandi quantità di acqua e come la Terra sia probabilmente “bagnata” in un certo senso fino al suo nucleo.,”

Ma nonostante il potenziale per il processo di aver creato gran parte dell’acqua della Terra, Ludden pensa che possa essere su piccola scala e localizzato in confronto con l’ingresso di acqua da comete ricche di acqua, meteoriti e asteroidi. “Penso che sia ragionevole supporre che gran parte dell’acqua sia arrivata in questo modo”, dice.