Planet Earth gör sitt eget vatten från grunden djupt i manteln

av Andy Coghlan

Dirk Wiersma/Science Photo Library

vår planet kan vara blå från insidan ut. Jordens enorma butik av vatten kan ha sitt ursprung via kemiska reaktioner i manteln, snarare än att komma från rymden genom kollisioner med isrika kometer.,

detta nya vatten kan vara under sådant tryck att det kan utlösa jordbävningar hundratals kilometer under jordens yta – tremor vars ursprung hittills har varit oförklarlig.

det är resultatet av en datorsimulering av reaktioner i jordens övre mantel mellan flytande väte och kvarts, den vanligaste och stabila formen av kiseldioxid i denna del av planeten.

”detta är ett sätt vatten kan bildas på jorden”, säger teammedlem John tse vid University of Saskatchewan i Kanada., ”Vi visar att det är möjligt att få vatten att bildas i jordens naturliga miljö, snarare än att vara av utomjordiskt ursprung.”

den enkla reaktionen sker vid ca 1400 °C och tryck 20 000 gånger högre än atmosfärstrycket som kiseldioxid, eller kiseldioxid, reagerar med flytande väte för att bilda flytande vatten och kiselhydrid.

djupt ner

det senaste arbetet simulerar denna reaktion under olika temperaturer och tryck som är typiska för den övre manteln mellan 40 och 400 kilometer ner., Det säkerhetskopierar tidigare arbete av japanska forskare som utförde och rapporterade reaktionen själv 2014.

”vi ställer in en datorsimulering mycket nära deras experimentella förhållanden och simulerade reaktionens bana”, säger tse.

men i en överraskningsvridning visade simuleringen att vattnet bildas inom kvarts men sedan inte kan fly och så ökar trycket.

”vätevätskan diffunderar genom kvartsskiktet, men slutar bilda vatten inte vid ytan, men i huvuddelen av mineralet”, säger Tse., ”Vi analyserade tätheten och strukturen hos det fångade vattnet och fann att det är mycket trycksatt.”

enligt simuleringen kan trycket nå så mycket som 200 000 atmosfärer. ”Vi observerade att vattnet var vid högt tryck, vilket kan leda till möjligheten till inducerade jordbävningar”, säger tse.

Quake trigger

quakes kan utlösas när vattnet slutligen flyr från kristallerna. ”Det behövs dock ytterligare forskning för att kvantifiera mängden utsläppt vatten som behövs för att utlösa djupa jordbävningar”, säger Tse.,

andra forskare sa att det var rimligt att detta vatten orsakade djupa skakningar. ”Dessa resultat ger viktiga insikter i reaktionerna mellan kvarts och väte vid höga tryck”, säger John Ludden, verkställande direktör för British Geological Survey. ”Bildandet och frisättningen av övertryckt vatten kan vara en signifikant utlösare i den djupa litosfären för ultra djupa jordbävningar, som ibland ligger långt under skorpan och i de mer styva delarna av djupa kontinentala plattor.”

resultaten kan också informera hur vår planet fick sitt vatten att börja med.,

studier under de senaste åren har funnit bevis på flera oceaners värde av vatten låst upp i rock, så långt ner som 1000 kilometer, ifrågasätta antagandet att vatten kom från rymden efter jordens bildning. En studie publicerad denna vecka, till exempel, baserad på isotoper från meteoriter och jordens mantel, fann också att vatten är osannolikt att ha kommit på isiga kometer efter jorden bildas, som länge har antagits.

i stället verkar all denna forskning föreslå att mycket av vår planets vatten kan ha kommit inifrån – även om ingen ännu vet exakt hur mycket.,

ursprungshistoria

”så länge som tillförseln av väte kan upprätthållas kan man spekulera om att vatten som bildas från denna process kan vara en bidragande orsak till vattnets ursprung under jordens tidiga anhopning”, säger Tse. ”Vatten som bildas i manteln kan nå ytan via flera sätt, till exempel bärs av magma i form av vulkaniska aktiviteter.”

det är möjligt att vatten fortfarande görs på detta sätt djupt inne i jorden idag, och detsamma kan vara sant för andra planeter.,

de nya simuleringsresultaten är ganska överraskande ”eftersom det i stället för vätebindning i kvartskristallstrukturen stör strukturen helt genom bindning med syre och bildar vattenrika regioner under ytan”, säger Lydia Hallis vid University of Glasgow, Storbritannien. ”Studien belyser hur de mineraler som utgör jordens mantel kan innehålla stora mängder vatten och hur Jorden förmodligen är” våt ” i någon mening hela vägen ner till kärnan.,”

men trots potentialen för processen att ha skapat mycket av jordens vatten, anser Ludden att det kan vara småskaligt och lokaliserat i jämförelse med inmatningen av vatten från vattenrika kometer, meteoriter och asteroider. ”Jag tycker att det är rimligt att anta att mycket av vattnet kom på detta sätt”, säger han.