ფრაზა „წყალი სიცოცხლეა“, სიმართლეა — დედამიწაზე სიცოცხლის არსებობას წყალი ხდის შესაძლებელს.
ის დედამიწის მანტიის შრეების სუპერნელი მოძრაობის მთავარი საპოხი მასალაცაა — ქანების ფენებს საკმარისად ატენიანებს, რათა მათ მოძრაობა და ერთმანეთის გასწვრივ სრიალი შეძლონ.
ეს მნიშვნელოვანია ტექტონიკური ციკლისთვის, რომელიც თავის მხრივ კლიმატს გეოლოგიური დროის განმავლობაში არეგულირებს. ეს წყალი ასევე განაპირობებს ქანებისა და აქროლადი ნაერთების მნიშვნელოვან გადამუშავებას მანტიაში.
„თხევადი წყალი დედამიწის სიცოცხლისთვის ხელსაყრელობის მთავარი კომპონენტია“, — წერს ახალი კვლევის კომენტარში ბრიტანეთის ლიდსის უნივერსიტეტის დედამიწის მეცნიერი ალფრედ უილსონი.
როგორ მოხვდა წყალი მანტიაში?
ერთი მოდელის თანახმად, დედამიწაზე წყალი ასტეროიდებმა მოიტანა და ის ტენიანობას ინარჩუნებდა ფორმირების პროცესში. არც ისაა გამორიცხული, წყალი პლანეტაზე მოგვიანებით მოხვედრილიყო და დაეტენიანებინა იქამდე მშრალი მანტია.
ზუსტად სად არის ამჟამად წყალი პლანეტის წიაღში, კილომეტრების სისქის მანტიის შრეში, აქამდე კარგად შესწავლილი არ იყო.
ახალი კვლევა მიუთითებს, რომ წყალი სავარაუდოდ განთავსებულია მანტიისა და მისი თხევადი გარე ბირთვის საზღვართან ახლოს, სადაც სეისმური ტესტები აჩვენებს, რომ არის იდუმალებით მოცული „ულტრადაბალი სიჩქარის ზონები“.
ქვედა მანტია იწყება ზედაპირიდან დაახლოებით 660 კმ სიღრმეში და მთავრდება 2900 კმ სიღრმეზე. ის ყველაზე მდიდარია მინერალებით, მათ შორის ბრიჯმანიტით და ფეროპერიკლაზით და მიჩნეულია, რომ დიდწილად მშრალია.
სიღრმეში წყლის შენარჩუნება სხვა მინერალებს შეუძლია, მაგრამ ბევრი მათგანი ან სტაბილურობის შესანარჩუნებლად უჩვეულო შემადგენლობას მოითხოვს, ანდა მანტიის უღრმეს ნაწილებში არსებულ მაღალ ტემპერატურაზე იშლება.
ამიტომ, მკვლევრებმა სხვა შესაძლებლობის შესწავლა გადაწყვიტეს.
მათ ლაზერით გაცხელებული ალმასის გრდემლის უჯრედები გამოიყენეს – მოწყობილობები, რომლებიც მცირე ზომის ნიმუშებს ალმასის ორ წვერს შორის ათავსებს და მათ ერთმანეთისგან ქაღალდის სისქის მანძილით აშორებს, ლაზერები კი ახურებს, რათა წარმოიქმნას მაღალი ტემპერატურა და წნევა.
ამ პირობებში, მეცნიერებმა გამოავლინეს ორი აქამდე უცნობი რკინის ოქსიჰიდროქსიდი (Fe5O12Hx და Fe7O12Hx), რომლებიც შეიძლება წყლის უზარმაზარი მარაგი ჩაიჭირონ.
ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ ეს ფაზები შეიძლება არსებობდეს მანტიის სიღრმეში, მაგრამ პირდაპირ არ წარმოუჩენია, რომ ისინი დედამიწის წიაღში წარმოდგენილია.
„ამ რკინის ოქსიჰიდროქსიდების გამოვლენა მნიშვნელოვანია, რადგან ისინი სტაბილური ჩანს, მკვრივი ფაზები, რომლებიც წყალს იჭერენ და ინარჩუნებენ ქვედა მანტიის პირობების ფართო სპექტრში“, — წერს უილსონი.
ეს მინერალები მაშინ წარმოიქმნა, როცა წყალი მწირად იყო. ზოგიერთ ექსპერიმენტში, საწყისი მასალა შეიცავდა 0,1 პროცენტზე ნაკლებ წყალს, თუმცა წყალბადის კვალური კონცენტრაციაც კი საკმარისი იყო ახალი ფაზების სტაბილიზაციისთვის.
ეს კი მნიშვნელოვანია იმიტომ, რომ დედამიწის ღრმა წიაღი რაღაც გიგანტურ მიწისქვეშა ოკეანეს არ ჰგავს. იქ არსებული ნებისმიერი წყალი ჩართული უნდა იყოს მინერალებში, ხშირად ისეთ პირობებში, სადაც თავისუფალი წყალი ფაქტობრივად არ არის.
ეს ახალი მინერალები ამ საქმისთვის უჩვეულოდ შესაფერისად გამოიყურება.
დედამიწის მანტიის ყველაზე ქვედა ნაწილის ექსტრემალურ გარემოში ისინი სტაბილურიცაა და არსებითად უფრო მკვრივიც, ვიდრე მანტიის მიმდებარე ქანები.
ეს იმას ნიშნავს, რომ როცა პირველყოფილი გამდნარი „ბაზალური მაგმური ოკეანე“ გაცივდა და კრისტალიზდა დედამიწის ადრეულ ისტორიაში, უნდა წარმოქმნილიყო ეს წყლის შემცველი მინერალები, შემდეგ კი ბირთვი-მანტიის საზღვრისკენ ჩაძირულიყო.
ეს მალული წყალი შეიძლება სულაც არ დარჩეს მალულად, რადგან წყლის შემცველი მინერალები მანტიის ცირკულაციას მაღლა ამოაქვს, შემცირებულმა წნევამ შეიძლება გამოიწვიოს მინერალების დესტაბილიზება და მათში არსებული წყალი მანტიის სხვა ფაზებში გამოიყოს.
საბოლოო ჯამში, ამ წყლის ნაწილი შესაძლოა — და სავარაუდოდ, ასეც ხდება — მანტიის ჭავლებისა და ვულკანიზმის გზით კვლავ ზედაპირისკენ ამოვიდეს.
აღმოჩენა ნათელს ჰფენს წინა საიდუმლოსაც. მაღალი წნევის წინა ექსპერიმენტებში შენიშნეს მინერალი, სახელად „H-ფაზა“, რომელიც როგორც ჩანს, ემთხვევა ახლად გამოვლენილ ერთ ოქსიჰიდროქსიდს.
მკვლევრები ვარაუდობენ, რომ წყალბადით დაბინძურებამ ტენის კვალით და არა მთლიანად ახალმა მშრალმა მინერალმა — შეიძლება ხელი შეუწყო ადრეულ ექსპერიმენტებში იმ დამაბნეველი ფაზის წარმოქმნას.
„როგორც ჩანს, წყალბადის ძალიან მცირე რაოდენობაც კი საკმარისია რკინის ამ ძლიერ ჰიდრატირებული ნაერთების სტაბილიზაციისთვის“, — ამბობს გერმანიის ქალაქ ბაიროითის უნივერსიტეტის მინერალების ფიზიკოსი და კრისტალოგრაფი ლეონიდ დუბროვინსკი.
ჯერ კიდევ არის დიდი პასუხგაუცემელი კითხვები და როგორც უილსონი ამბობს, სურათი არასრულყოფილია.
უნდა განისაზღვროს, ზუსტად რა ოდენობის წყალს შეიცავს ეს მინერალები და უცნობია, რა ხდება, როცა ისინი ბირთვი-მანტიის საზღვარს აღწევენ. ასევე უცნობია, რამდენად მარტივად და რა დროში შეუძლია ამ ღრმა მინერალებში შენახულ წყალს საბოლოოდ ზედაპირზე დაბრუნება.
მიუხედავად ამისა, აღმოჩენა მიუთითებს, რომ დედამიწის წყლის ციკლი შეიძლება ივრცობოდეს ბირთვის კიდემდე. უილსონის განცხადებით, ეს ახლად გამოვლენილი მინერალები „წარმოადგენს გარღვევას იმ საიდუმლოს ამოხსნის გზაზე, თუ როგორ მოიპოვა და შეინარჩუნა დედამიწამ წყალი“.
კვლევა Nature Geoscience-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
