Утечка воды в ядро Земли могла породить таинственный слой, который выбрасывает кристаллы - исследование

Вода с Земли может проникать вглубь планеты, и новое исследование объясняет, как изменяет внешнюю область металлического жидкого ядра. Это открытие может объяснить наличие тонкого слоя материала внутри планеты, что десятилетиями ставил геологов в тупик. Об этом говорится в новом исследовании, опубликованном 13 ноября в журнале Nature Geoscience.

Возможно, ученые наконец нашли причину таинственного кристаллообразующего слоя, который окружает ядро Земли - "утечки воды", которая стекает с поверхности Земли и реагирует с металлическим сердцем нашей планеты.

В 1990-х годах геологи обнаружили тонкий слой, окружающий внешнее ядро Земли - закрученный океан жидкого металла, который окружает твердое внутреннее ядро. Слой, который называют слоем E-prime или E', имеет толщину более 100 километров - относительно тонкий по сравнению с другими частями недр Земли - и расположен примерно на 2900 км под поверхностью Земли.

Ранее ученые выдвинули теорию , что слой E' был оставлен древней богатой железом магмой. Другие теории утверждают, что он вытек из внутреннего ядра или образовался во время столкновения Земли с протопланетой, которая породила Луну и оставила куски младенческого мира внутри Земли. Но ни одна из этих идей не нашла широкого признания.

В новом исследовании, ученые обнаружили, что слой E', вероятно, был создан водой, которая просачивается с поверхности Земли через субдукцию или погружения тектонических плит, а затем реагирует с металлической поверхностью внешнего ядра.

Если новое открытие верно, это означает, что слой E' образовал большое количество кристаллов кремнезема как побочный продукт этой реакции, которые были поданы в мантию - массивный слой магмы, который находится между внешним ядром и внешней корой Земли.

В исследовании ученые провели серию лабораторных экспериментов, чтобы воссоздать, как вода может реагировать с внешним ядром под интенсивным давлением. Это показало, что водород из воды заменяет кремнезем в жидком металле, который вытесняет кремнезем из металла в форме кристаллов. Таким образом, слой E', вероятно, является насыщенным водородом и обедненным кремнеземом слоем внешнего ядра, что противоречит предыдущим предположениям относительно его состава.

Исследователи считают, что, вероятно, понадобилось более 1 миллиарда лет, чтобы слой E' достиг своей текущей толщины, то есть он может быть старше внутреннего ядра, которое затвердело примерно 1 миллиард лет назад.

Новое открытие является еще одним признаком того, что наше текущее понимание того, как внешнее ядро и мантия взаимодействуют друг с другом, может быть неполным.

Дополнение

В сентябре 2022 года та же исследовательская группа обнаружила, что вытекающая вода может реагировать с большими резервуарами углерода во внешнем ядре, чтобы создать гигантские алмазные фабрики вблизи границы ядра и мантии.

В течение многих лет считалось, что обмен материалом между ядром Земли и мантией небольшой

Но эти открытия "указывают на гораздо более динамичное взаимодействие ядра и мантии, что свидетельствует о существенном обмене материалами".