Российские и китайские ученые предположили, что на ранней Земле в условиях высокого давления мог существовать гидросиликат магния, который после отделения ядра Земли и падения давления разложился, выделив большое количество воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
До сих пор ученые спорят, как на Земле появился водный покров. Ранее исследователи изучали минералы, содержащие воду и присутствующие на данный момент в недрах планеты. Однако есть вероятность того, что на более ранних этапах истории Земли в недрах температура и давление были выше.
С помощью компьютерного моделирования китайские исследователи под руководством Сяо Дон из Нанкайского университета и Артема Оганова из Сколтеха выявили существование на ранней Земле соединения Mg2SiO5H2, стабильного при высоких температурах и давлениях. Авторы исследования предполагают, что такой минерал мог содержать до 11 весовых процентов воды.
«Ранняя Земля была лишена воды, по меньшей мере в верхних сотнях километров, благодаря высокой температуре и постоянным астероидным бомбардировкам. Когда ядро возникло (примерно через 30 миллионов лет после формирования Земли), силикатные минералы были вытеснены в область меньших давлений, где Mg2SiO5H2 неустойчив и должен был разложиться на воду и смесь MgSiO3+MgO», — заявил Артем Оганов.
Существует несколько теорий появления воды на Земле:
· В результате разложения существовавших и/или существующих до сих пор минералов в недрах планеты;
· В результате столкновения Земли с кометами.
Однако соотношение дейтерия к водороду в океанах отличается от того, что в кометах. Более того, поверхность Земли во время столкновения с кометами была слишком горячей и любая жидкость, попавшая на Землю, испарилась бы в этот же момент.
Именно поэтому ученые все больше склоняются к тому, что вода могла содержаться в кристаллической структуре первичных минералов Земли. Однако сложность заключается именно в определении таких минералов.
Воссоздать условия, близкие к тем, что наблюдаются в недрах планеты, в лаборатории весьма затруднительно, так как давление в недрах достигает сотен гигапаскалей - это в миллионы раз больше атмосферного давления, и тысяч градусов по Кельвину.
Авторы исследования разработали алгоритм. Он позволяет находить стабильные кристаллические структуры по набору атомарных и молекулярных ингредиентов.
«Мы поняли, что на ранней Земле все было совсем по-другому, и силикаты существовали вплоть до центра планеты», — заявил Сяо Дон.
Ученые включили в алгоритм, созданный ими, магний, кремний, кислород и водород и получили минерал Mg2SiO5H2 (гидросиликат магния). Он существует только при давлениях выше 260 гигапаскалей, а при более низких давлениях распадается, выделяя воду.
Если Вам было интересно и вы узнали что-то новое, поддержите нас!