Мы привыкли думать, что вся вода - жидкая и сосредоточена в океанах, морях и ледниках. Это верно лишь отчасти, ведь под Землей тоже есть океан. Правда, там никто не живет, потому что вода там не в каплях, а внутри камней, но по количеству её может быть не меньше чем в океанах. Но как она туда попадает?
Начать стоит с того, что сами по себе минералы - это не полностью сухие образования, и внутри них есть вода. Она существует в виде отдельных молекул H2O, или их «осколков» - ионов H+ и OH-. Когда они попадают глубоко под землю, они нагреваются и разрушаются, освобождая такую внутреннюю «воду». Затем, она просачивается наверх, достигая коры, и возвращается обратно.
Так в общих чертах выглядит процесс круговорота воды между поверхностью и земными недрами – мантией. Он начинается, когда насыщенная водой океаническая кора, «ныряет» под более легкий блок коры. Опускаясь, минералы нагреваются и разрушаются, теряя воду. Поднимаясь вверх, вода уменьшает температуру плавления вышележащих пород, вызывая вулканизм. Как раз это и происходит, например на Камчатке.
Но не вся вода так легко просачивается наверх. Считается, что лишь 30-40% от ее исходного содержания в плите могут возвращаться по такому пути. Оставшаяся же вода в минералах погружается глубже и как итог, на глубине ~ 410 км формируется стабильный водяной слой. Раньше думали, что он там так и будет заперт навечно, но тогда с течением геологического времени, содержание воды на поверхности уменьшалось бы.
Недавно была предложена концепция «мантийного дождя», который возвращает воду назад, обеспечивая стабильный круговорот воды. Идея заключается в том, что по мере погружения, несмотря на высокое давление, горные породы плавятся, образуя похожий на кашицу расплав. Чтобы представить это авторы статьи предлагают такую аналогию: смесь песчинок, склеенных друг с другом с грязью между ними, где грязь - и есть мантийный дождь.
По мере плавления, высвобождается еще больше воды, этот расплав становится достаточно легким по сравнению с окружающей плотной мантией и начинает подниматься наверх. По мере продвижения наверх расплав понижает температуру плавления вышележащей мантии, вызывая более обширное плавление, которое в свою очередь освобождает ещё больше воды и цикл продолжается.
Модель такого дождя предполагает, что в мантии может постоянно находится до одной массы мирового океана. То есть глубоко под нашими ногами, в мантии Земли, скрыт невидимый океан. И, может быть, именно он миллиарды лет «поливает» планету изнутри - мантийным дождём.
Автор - Александр Марфин.
Статья написана для паблика Catscience. А ещё у нас есть телега.
Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!