Er osti okeani topildi. Yer tubida suvning katta zaxiralari topildi

Yerning ichaklarida okeanlar hajmidan bir necha baravar ko'p miqdorda suv mavjud. U erga qanday etib kelgani noma'lum va uning sayyoraning shakllanishi va zamonaviy ichki dinamikasidagi roli haqida faqat taxmin qilish mumkin. 2016 yilda olimlar, hech bo'lmaganda, o'tmishda, Plutonda er osti okeani mavjudligiga qaramay, Yer mantiyasidagi suvning ko'pligi faqat 2014 yilda ishonchli tarzda tan olingan. Kutilmagan kashfiyotlar, jumladan, rossiyalik geofiziklar ishtirokida amalga oshirilgan kashfiyotlar haqida batafsilroq Lenta.ru xabar bermoqda.

Olimlar Yerning ichki tuzilishi haqida ko'rinadigan darajada ko'p narsa bilishmaydi. Sayyoramizning ichki qismini bevosita o'rganish juda qiyin. Er ichidagi zichlikning tarqalishini, masalan, seysmik to'lqinlarning tarqalishini kuzatish orqali taxmin qilish mumkin - bir necha o'nlab kilometr chuqurlikda, Mohorovichich chegarasi deb ataladigan joyda, ularning tezligi sekundiga 7 dan 8 kilometrgacha keskin oshadi. Bu shuni anglatadiki, materiyaning buzilishi kamroq zichroq muhitdan zichroq muhitga - qobiqdan yuqori mantiyaga o'tdi. Mantiyada to'lqinlar ham turli tezliklarda tarqaladi - taxminan 600 kilometr chuqurlikda ular sekinlashadi, buzilish pastki mantiya zonasiga o'tadi va keyin taxminan 2,9 ming kilometr chuqurlikda yadroga etib boradi.

Bundan tashqari, u bir vaqtlar sayyoramizning ichaklarida bo'lgan minerallarni o'rganishga yordam beradi. Shunday qilib er osti suvlari kashf etilgan. 2014-yilda xalqaro geofiziklar jamoasi Nature jurnalida yuqori va quyi mantiya o‘rtasidagi o‘tish qatlamida 410-660 kilometr chuqurlikda ulkan suv borligi haqida xabar bergan edi. Olimlar zamonaviy Braziliyadagi San-Luis daryosi yaqinida topilgan olivin namunalarining rentgen, Raman va infraqizil tahlillarini o'tkazdilar va mineral tarkibidagi ringwooditning suvli qo'shimchalarini aniqladilar.

Suv u erga faqat mantiyaning o'tish zonasidan kirishi mumkin edi - bu imkoniyat ilgari nazariy hisob-kitoblar va tajribalar bilan ko'rsatilgan. Ushbu ma'lumotlarga ko'ra, 410-660 kilometr chuqurlikdagi mantiyaga xos bo'lgan yuqori harorat va bosimdagi olivin ringwoodit va boshqa mineral - vadsleyitga aylanadi. Ringwoodit va vadsleyit olivinga qaraganda ko'proq suvni o'zlashtiradi, bu ularning umumiy massasining taxminan 2,5 foizini tashkil qiladi. Olimlar tomonidan o'rganilgan namunada ringwooditning 1,5 foizigacha bo'lgan. Geofiziklar hech bo'lmaganda mahalliy darajada, ya'ni ringwoodit olivindan paydo bo'lgan joyda mantiya massasi suvning taxminan bir foizini tashkil qiladi degan xulosaga kelishdi. Oddiy hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, Yerning ichaklarida kamida bir nechta jahon okeanlari uchun etarli miqdorda suv bo'ladi.

Buni yana bir guruh olimlar, jumladan rossiyalik mutaxassislar ham tasdiqladi. 2015 yilda Nature jurnalida ular Shimoliy Amerika platformasining Kanada qalqonidagi Abitibi yashil tosh kamarida topilgan ringwooditni o'rganish natijalari bilan maqola chop etishdi. Bu kamar O'rta va kech arxeyning eng keng tarqalgan tosh majmualaridan biridir. Bunday majmualar chuqurligi 20 kilometr, eni 200 kilometr va uzunligi ming kilometrga yetishi mumkin. Kanada qalqonida ulardan oltitasi bor. Yashil tosh zonalari Yerda 2,5-3,5 milliard yil oldin paydo bo'lgan - bu o'rganilgan ringwoodit va minerallar bilan o'ralgan er osti okeanining yoshini ko'rsatadi.

Olivin tarkibidagi qo'shimchalarni o'rganar ekan, geofiziklar Abitibi kamaridan 2,7 milliard yil oldin vulqon otilishi natijasida hosil bo'lgan komatitlarning birlamchi eritmalarida suv miqdori ko'payganligini aniqladilar. Komatitlar, ehtimol, potentsial harorati + 1725 daraja Selsiy bo'lgan chuqur mantiya oqimida hosil bo'lgan. Komatit mantiya manbasidagi suv oraliq mantiya zonasidan 620-410 km chuqurlikdan olingan. Ushbu ilmiy ishni amalga oshirishda Rossiya Fanlar akademiyasining Vladimir Vernadskiy nomidagi geokimyo va analitik kimyo instituti rossiyalik olimlari olivinni elektron-zondli mikrotahlil qilishning bir tonnasiga besh gramm aralashma elementlarini aniqlash aniqligi bilan noyob usulini ishlab chiqdilar. rossiyadagi birinchi yuqori haroratli (plyus 1700 gradusgacha) kislorod tarqalishi nazorat ostida bo'lgan eksperimental qurilma.

Olimlarning xulosalari tasdiqlandi. Britaniya va Amerika geofiziklari ko'plab kompyuter kvant-mexanik hisob-kitoblarini amalga oshirib, ko'plab gidratlangan, ya'ni suvni, minerallarni, xususan, brusitni yuqori bosim va haroratlarda, masalan, Yerning 400 chuqurlikdagi chuqurligida. 600 kilometr, termodinamik jihatdan barqaror. Bu haqda Proceedings of the National Academy of Sciences jurnalida 2016-yilda chop etilgan maqolada aytiladi.

Yana bir xalqaro geofiziklar jamoasi Braziliyaning San-Luis daryosi yaqinida yer yuzasida vulqon otilishi paytida taxminan 90 million yil avval uloqtirilgan olmosni tahlil qilishdi. Infraqizil mikroskopda mineral tarkibiga uning hosil bo'lishi paytida paydo bo'lgan va gidroksid ionlari mavjudligi bilan bog'liq bo'lgan qo'shimchalar aniqlangan, ular, ehtimol, suv bilan birga mineralga kiradi. Ma'lum bo'lishicha, bu qo'shimchalar asosan ferriperiklazdan (magneziowustit) iborat - u pastki mineral fazaning taxminan beshdan bir qismini tashkil qiladi, ya'ni Yer mantiyasining 660-2900 kilometr chuqurligida joylashgan. Ushbu tadqiqot natijalari Lithos jurnalida keltirilgan.

Ferriperiklaz temir va magniy oksidlaridan iborat bo'lib, pastki mantiyaga xos bo'lgan ultra yuqori bosim va haroratlarda xrom, alyuminiy va titanni o'zlashtira oladi. Shu bilan birga, mineraldagi bu qo'shimcha qo'shimchalar topilmadi, ya'ni olmos ming kilometr chuqurlikda paydo bo'lgan. Shunday qilib, minerallar bilan o'ralgan er osti suvlari nafaqat 600-400 kilometr chuqurlikda, balki mantiyaning chuqur qatlamlarida ham joylashgan.

Suv mantiyaning elektr o'tkazuvchanligiga va uning harakatchanligiga ta'sir qilishi mumkin. Olimlar hali ham Yerning ichaklarida nima uchun bunchalik ko'p ekanligini va u erga qanday kelganini aniq ayta olmaydilar. Ilgari geofiziklar suvning sayyoraga Jahon okeanidan subduktsiya - bir litosfera plitasining boshqasi ostiga tushishi natijasida kirib borishiga ishonishgan. O'rganilayotgan minerallarda suvning anomal darajada yuqori konsentratsiyasini bunday mexanizm bilan izohlab bo'lmaydi. Katta ehtimol bilan, er osti suvlari sayyoraning shakllanishi paytida paydo bo'lgan. Olimlar Afrikaning Barberton provinsiyasida to‘plangan komatitlar to‘plamini tahlil qilib, vaziyatga oydinlik kiritishga harakat qilishadi. Bu qotib qolgan qadimiy lavalarning yoshi 3,3 milliard yil ekani taxmin qilinmoqda.

Yerning ichaklarida okeanlar hajmidan bir necha baravar ko'p miqdorda suv mavjud. U erga qanday etib kelgani noma'lum va uning sayyoraning shakllanishi va zamonaviy ichki dinamikasidagi roli haqida faqat taxmin qilish mumkin. Garchi 2016 yilda olimlar, hech bo'lmaganda, o'tmishda, Plutonda er osti okeani mavjudligiga allaqachon ishonishgan bo'lsa-da, Yer mantiyasidagi suvning ko'pligi 2014 yilgacha ishonchli ma'lum emas edi. Kutilmagan kashfiyotlar, jumladan, rossiyalik geofiziklar ishtirokida amalga oshirilgan kashfiyotlar haqida batafsilroq Lenta.ru xabar bermoqda.

Buni yana bir guruh olimlar, jumladan rossiyalik mutaxassislar ham tasdiqladi. 2015 yilda ular Nature jurnalida Shimoliy Amerika platformasining Kanada qalqonidagi Abitibi yashil tosh zonasida topilgan ringwooditni o'rganish natijalari bilan maqola chop etishdi. Bu kamar O'rta va kech arxeyning eng keng tarqalgan tosh majmualaridan biridir. Bunday majmualar chuqurligi 20 kilometr, eni 200 kilometr va uzunligi ming kilometrga yetishi mumkin. Kanada qalqonida ulardan oltitasi bor. Yashil tosh zonalari Yerda 2,5-3,5 milliard yil oldin paydo bo'lgan - bu o'rganilgan ringwoodit va minerallar bilan o'ralgan er osti okeanining yoshini ko'rsatadi.

Olimlarning xulosalari tasdiqlandi. Britaniya va amerikalik geofiziklar ko'plab kompyuter kvant mexanik hisob-kitoblarini amalga oshirib, ko'plab gidratlangan, ya'ni suv, minerallar, xususan, brusitlar yuqori bosim va haroratlarda, masalan, Yerning chuqurligida joylashganligini ko'rsatdi. 400-600 km , termodinamik jihatdan barqaror. Bu haqda Proceedings of the National Academy of Sciences jurnalida 2016-yilda chop etilgan maqolada aytiladi.

Yer yuzasidan bir necha yuz kilometr pastda suv okeani, arxey davrida, 2,7 milliard yil avval shakllangan chuqur suv ombori bor.

To'g'ri, bu okean g'ayrioddiy: u suzish, navigatsiya yoki umuman hayot uchun yaroqsiz, chunki u paydo bo'lganidan beri undagi suv toshlashgan holatda, aniqrog'i, minerallarning kristalli tuzilishida 2 mlrd. yil avval.

Toshlangan okeanning yoshi haqidagi bunday xulosaga Geokimyo va analitik kimyo instituti rossiyalik olimlari kelishgan. Vernadskiy Rossiya Fanlar Akademiyasi () Frantsiya va Germaniyadan kelgan hamkasblari yordamida. Rossiya Ilmiy Jamg'armasi (RSF) tomonidan qo'llab-quvvatlangan ularning tadqiqotlari haqidagi maqola, Nature jurnalining so'nggi sonida chop etilgan Payshanba kechasi Moskva vaqti bilan.

Olimlar uzoq vaqtdan beri er ostidagi "toshlangan" suvning ulkan suv omborlari mavjudligidan shubha qilishgan, ammo birinchi dalillar yaqinda olingan. Ikki yil oldin ular qadimiy olmosda topilgan noyob mineral ringwooditning tarkibini tahlil qilishdi. Ringwoodit va vadsleyit asosiy mantiya minerali olivinga aylanadigan ikkita mineraldir. Bu 410-660 km chuqurlikda, mantiya o'tish zonasi deb ataladigan joyda, yuqori bosim ta'sirida sodir bo'ladi. Ushbu ikkita mineralning o'ziga xos xususiyati shundaki, ular asl olivinga qaraganda ko'proq suv molekulalarini to'plash qobiliyatidir.

Agar olivinda bir tonna uchun 100 g suv bo'lsa, ringwoodit va vadsleyit uni bir necha yuz marta ko'proq to'plashi mumkin.

Kanadaliklar aniqlaganidek, "olmos" ringwooditida 1,4% suv bor edi. Va bu mantiyaning o'tish zonasida Jahon okeanining bir necha hajmiga teng bo'lgan va bu minerallar tomonidan gubka kabi to'plangan ulkan suv ombori mavjudligining aniq dalili edi.

"Ammo, bu olmosdan suvning yoshi haqida hech narsa aytish mumkin emas", dedi yangi ishning etakchi muallifi, Rossiya Fanlar akademiyasining muxbir a'zosi, GEOKHI magmatik va metamorfik jinslar laboratoriyasi rahbari, Gazeta.Ru. . - Bu olmosni chuqurlikdan olib chiqqan kimberlit kabi 100 million yil va ba'zi Afrika olmoslari kabi bir necha milliard yil bo'lishi mumkin. Biz bu masalaga oydinlik kiritishga qaror qildik va 2 milliard yil avval faqat arxeyda chuqur mantiya moddasining deyarli toʻliq erishi natijasida hosil boʻlgan magmatik jinslarning juda kam uchraydigan turini - komatitlarni oʻrganishni boshladik. Bu eritmalar Yer yadrosidan o'tish zonasi orqali o'tadigan issiq mantiya oqimlarida hosil bo'lgan. Arxey davrida Yer hozirgidan ancha issiqroq edi va qadimgi mantiya samolyotlari allaqachon o'tish zonasida qisman eritilgan bo'lishi mumkin. Suv eritmada osongina eriganligi sababli, mantiya oqimlari, keyin esa komatitlar, agar, albatta, u allaqachon mavjud bo'lsa, uni o'tish zonasidan olishlari kerak edi.

Biz Kanadaning turli joylaridan olingan 2,7 Ga komatiit lava oqimlarini o'rgandik. Tog' jinsidagi suv tarkibini o'rganish befoyda edi, vaqt uni allaqachon changga aylantirgan, tarkibini tanib bo'lmaydigan tarzda o'zgartirgan, shuning uchun bunday qoldiqlarni tahlil qilish hech narsa bermas edi. Shuning uchun biz olivin bilan qoplangan komatit eritmasi qo'shimchalarini izlay boshladik. Ushbu lavalar yer yuzasiga otilib chiqqanda, olivin, kristallanib, eritmaning mikro qismlarini tutib, ularni tashqi muhitdan butunlay ajratib qo'ydi. Va bu mikro qismlar o'zlarining asl tarkibini, shu jumladan tarkibidagi uchuvchi elementlarni saqlab qoldi. Aynan shu eritmalarda biz ulardagi birlamchi suv miqdoriga erishdik va u yuqori bo'lib chiqdi.

Shunday qilib, biz, ehtimol, zamonaviy okean hajmidan kam bo'lmagan ulkan suv ombori kamida 2,7 milliard yil oldin 410-660 km chuqurlikda mavjud bo'lganligini isbotladik.

Sobolev guruhining ishi Rossiya Ilmiy Jamg'armasi tomonidan moliyalashtirildi: tadqiqotchilar uch yillik "Ultramafik magmalarning kelib chiqishi: komatitlar, boninitlar, meimexitlar" grantini oldilar, uning doirasida har biriga 5 million rubldan ajratildi. har yili.

Biroq, fanda tez-tez bo'lgani kabi, javob yangi savollarni tug'dirdi. Asosiysi, bunchalik ta'sirchan chuqurlikdagi suv qayerdan kelishi mumkinligi bilan bog'liq. Shu paytgacha suv shunday chuqurlikka tektonik plitalarning cho'kishi paytida, uning doimiy siljishi paytida, bir plastinka boshqasi bilan uchrashganda, uning ostiga - avval burchak ostida, keyin esa deyarli vertikal ravishda cho'kishni boshlaganida, deb hisoblar edi. Pastga tushayotganda, plitalar o'zlari bilan suvning o'zgarishida ishtirok etgan suvning bir qismini olib ketishadi. Plitalar bilan birga ularda hosil bo'lgan suv minerallari o'zgarib, chuqur mantiyaga kirdi va u erda suv milliardlab yillar davomida to'planib, qattiq minerallar tarkibiga kirdi. Bugungi kunda bu go'zal nazariya GEOKHI olimlari tomonidan shubha ostiga qo'yilgan: ularning hisob-kitoblariga ko'ra, o'tish zonasida 2,7 milliard yil oldin juda ko'p suv to'plangan. Va agar bugungi kunda taxmin qilinganidek, plitalar tektoniyasi va shuning uchun subduktsiya Yerda taxminan 3 milliard yil davomida mavjud bo'lsa, bunday miqdorni to'plash uchun uch yuz million yil etarli emas.

"Ehtimol, asosiy suv u erda eng boshida, sayyora paydo bo'lishi paytida to'plangan, ammo bu bayonot emas, balki javobni kutayotgan savol", deydi Aleksandr Sobolev.

Bundan tashqari, grant doirasida olimlar Janubiy Afrikada topilgan, Kanadanikidan kattaroq - yoshi 3,3 milliard yildan oshgan komatitlarni o'rganishga muvaffaq bo'lishdi.

"Biz hozir Afrika namunalarini tahlil qilishni tugatmoqdamiz, - deydi Sobolev, - umid qilamanki, ularning tadqiqotlari, biz bu yil nashr etishni rejalashtirganimiz, bu erda qancha suv to'planganligi haqidagi savolga javob berishga imkon beradi. chuqurliklar."

400-600 kilometr chuqurlikda uchta okean bor. To'g'ri, bu yerdagi suv sachramaydi, balki minerallarning o'ziga xos "kapsulalarida" saqlanadi. Ushbu shov-shuvli kashfiyot haqidagi maqola eng nufuzli ilmiy jurnallardan biri Natureda chop etildi. Bundan tashqari, sakkiz muallifning besh nafari ruslar, qolganlari Frantsiya va Germaniyadan. Jamoaga Rossiya Fanlar akademiyasining geokimyo va analitik kimyo institutidan muxbir aʼzosi Aleksandr Sobolev boshchilik qiladi. Vernadskiy RAS. Ushbu kashfiyot olimlarni Yerning paydo bo'lishi haqidagi nazariyalarni tubdan qayta ko'rib chiqishga majbur qilishi mumkin.

Olimlar bu noodatiy suvning mavjudligidan uzoq vaqtdan beri gumon qilishgan va bir-ikki yil avval tabiat ularga chinakam qirollik sovg‘asini bergan, - deydi Aleksandr Sobolev. - Braziliyada yoshi 100 million yil bo'lgan olmos topildi. U yer yuzasiga katta chuqurlikdan, taxminan 400-600 kilometrdan olib chiqilgan. Olmosda olimlar eng noyob inklyuziya - ringwoodit mineralini topdilar. Ammo keyingi tahlillar odatda mutaxassislarni hayratda qoldirdi: mineral tarkibida 1,4 foiz suv bor edi. Agar bu butun er osti minerallari uchun hisoblansa, ichaklarda ulkan suv zaxiralari to'planganligi ma'lum bo'ladi. Ringwoodit uni shimgichdek o'ziga singdirdi.

Ilm-fanda har doimgidek, bu kashfiyot ko'plab yangi savollarni tug'dirdi. Va eng muhimi: suv okeanlari qanday qilib shunday ulkan chuqurlikka tushishi mumkin? Darhol aniq faraz ilgari surildi: u yer yuzasidan “kelgan”. Litosfera plitalari okeanda siljiydi, to'qnashadi va mantiyaga kiradi va ular bilan suvning bir qismini (subduksiya zonasi) oladi. U erda yuzlab millionlab, ehtimol milliardlab yillar davomida qattiq minerallarning bir qismi sifatida to'plangan.

Va bu go'zal versiya rus olimlari tomonidan shubha ostiga qo'yilgan. Ammo buning uchun ular yangi kashfiyot qilishlari kerak edi: qadimgi suvning yoshini aniqlash. Bu topilgan olmos kabi, yoshi 100 million yil yoki bir necha milliard bo'lishi mumkin.

Bugungi kunda ma'lum bo'lgan, Yer katta chuqurlikdan yer yuzasiga tashlagan turli yosh belgilaridan biz juda kam uchraydigan toshni - komatitni tanladik, - deydi Sobolev. - Nega u? Ilm-fan aniq biladiki, u Yer juda issiq bo'lganida paydo bo'lishi mumkin edi va bu 2 milliard yil oldin kuzatilgan. Keyin sayyoramizning harorati pasayib ketdi va komatitlar endi shakllanmadi.

Olimlar Kanadada bu noyob vaqt "belgisini" topishga muvaffaq bo'lishdi, u suv bilan birga yer yuzasiga juda chuqurlikdan tashlangan, inson sochi kattaligidagi eng kichik tosh kapsulalarida "muhrlangan". Va undan foydali ma'lumotlarni olish uchun u rus olimlari tomonidan ishlab chiqilgan noyob tahlil usulini oldi. Xulosa: mineral va qadimiy suvning yoshi taxminan 2,7 milliard yil.

Olimlarning fikriga ko'ra, endi suv okeanining bunday chuqurlikda qanday tugashining tektonik versiyasini qayta ko'rib chiqish kerak. Nega? Bugungi kunda plastinka harakati taxminan 3 milliard yil oldin boshlangan deb ishoniladi. Ammo topilgan suvning yoshi 2,7 milliard yil bo'lganligi sababli, ulkan er osti suv ombori taxminan 300 million yil ichida to'ldirilganligi ma'lum bo'ldi. Ammo bu haqiqatga to'g'ri kelmaydi, chunki u juda sekin va kichik "dozalarda" tushadi. Yana bir variant bor: suv Yerning ichaklarida uning tug'ilishi va sayyora shakllanishi bilan bir vaqtda paydo bo'lgan. Bu versiya qanchalik to'g'ri ekanligiga fan javob berishi kerak.