door Andy Coghlan

waterval

Dirk Wiersma/Science Photo Library

onze planeet kan van binnenuit blauw zijn. De enorme watervoorraad van de aarde kan ontstaan zijn door chemische reacties in de mantel, in plaats van uit de ruimte te komen door botsingen met ijsrijke kometen.,

dit nieuwe water kan onder zodanige druk staan dat het aardbevingen kan veroorzaken honderden kilometers onder het aardoppervlak – tremoren waarvan de oorsprong tot nu toe onverklaarbaar is gebleven.

dat is het resultaat van een computersimulatie van reacties in de bovenmantel van de aarde tussen vloeibare waterstof en kwarts, de meest voorkomende en stabiele vorm van silica in dit deel van de planeet.

advertentie

“Dit is een manier waarop water zich op aarde kan vormen,” zegt teamlid John Tse van de Universiteit van Saskatchewan in Canada., “We laten zien dat het mogelijk is om water te laten vormen in de natuurlijke omgeving van de aarde, in plaats van van buitenaardse oorsprong te zijn.”

De eenvoudige reactie vindt plaats bij ongeveer 1400 °C en drukt 20.000 keer hoger dan de atmosferische druk als silica, of siliciumdioxide, reageert met vloeibare waterstof om vloeibaar water en silicium hydride te vormen.

diep

Het Laatste werk simuleert deze reactie onder verschillende temperaturen en drukken die kenmerkend zijn voor de bovenmantel tussen 40 en 400 km., Het ondersteunt eerder werk van Japanse onderzoekers die de reactie zelf in 2014 hebben uitgevoerd en gerapporteerd.

“We hebben een computersimulatie opgezet die zeer dicht bij hun experimentele omstandigheden lag en het traject van de reactie simuleerde”, zegt Tse.

maar in een verrassende wending toonde de simulatie aan dat het water zich in kwarts vormt, maar dan niet kan ontsnappen en dus de druk opbouwt.

“De waterstofvloeistof verspreidt door de kwartslaag, maar vormt geen water aan het oppervlak, maar in het grootste deel van het mineraal”, zegt Tse., “We analyseerden de dichtheid en structuur van het gevangen water en ontdekten dat het onder hoge druk staat.”

volgens de simulatie kan de druk oplopen tot 200.000 atmosferen. “We zagen dat het water onder hoge druk stond, wat zou kunnen leiden tot geïnduceerde aardbevingen”, zegt Tse.

beving trigger

de bevingen kunnen worden geactiveerd als het water uiteindelijk ontsnapt uit de kristallen. “Er is echter verder onderzoek nodig om de hoeveelheid vrijgekomen water te kwantificeren die nodig is om diepe aardbevingen te veroorzaken,” zegt Tse.,andere onderzoekers zeiden dat het aannemelijk was dat dit water diepe bevingen veroorzaakte. “Deze resultaten bieden belangrijke inzichten in de reacties tussen kwarts en waterstof bij hoge druk”, zegt John Luden, executive director van de British Geological Survey. “De vorming en het vrijkomen van overdrukwater kan een belangrijke trigger zijn in de diepe lithosfeer voor ultra-diepe aardbevingen, soms ver onder de korst en in de meer stijve delen van diepe continentale platen.”

de bevindingen kunnen ook aangeven hoe onze planeet aan zijn water kwam.,

Studies van de afgelopen jaren hebben bewijs gevonden van de waarde van verschillende oceanen water opgesloten in gesteente, tot 1000 kilometer, waarbij de aanname in twijfel wordt getrokken dat water uit de ruimte kwam na de vorming van de aarde. Een studie gepubliceerd deze week, bijvoorbeeld, gebaseerd op isotopen van meteorieten en aardmantel, bleek ook dat het onwaarschijnlijk is dat water is aangekomen op ijzige kometen na de vorming van de aarde, zoals lang is aangenomen.

in plaats daarvan lijkt al dit onderzoek te suggereren dat veel van het water van onze planeet van binnenuit kan zijn gekomen – hoewel nog niemand precies weet hoeveel.,

oorsprong verhaal

“zolang de aanvoer van waterstof kan worden gehandhaafd, kan men speculeren dat water gevormd uit dit proces kan bijdragen aan de oorsprong van water tijdens de vroege aanwas van de aarde,” zegt Tse. “Water gevormd in de mantel kan het oppervlak bereiken via meerdere manieren, bijvoorbeeld, gedragen door magma in de vorm van vulkanische activiteiten.”

Het is mogelijk dat water nog steeds op deze manier diep in de Aarde wordt gemaakt, en hetzelfde zou kunnen gelden voor andere planeten.,

de nieuwe simulatieresultaten zijn vrij verrassend “omdat het in plaats van waterstofbinding in de kwartskristalstructuur, de structuur volledig verstoort door binding met zuurstof en waterrijke gebieden onder het oppervlak te vormen”, zegt Lydia Hallis aan de Universiteit van Glasgow, Verenigd Koninkrijk. “De studie laat zien hoe de mineralen waaruit de aardmantel bestaat grote hoeveelheden water kunnen bevatten, en hoe de aarde waarschijnlijk tot in de kern ‘nat’ is.,”

maar ondanks het potentieel dat het proces veel van het water van de aarde heeft gecreëerd, denkt Ludden dat het kleinschalig en gelokaliseerd kan zijn in vergelijking met de toevoer van water uit waterrijke kometen, meteorieten en asteroïden. “Ik denk dat het redelijk is om aan te nemen dat veel van het water op deze manier kwam”, zegt hij.