Wyobraź sobie ocean trzy razy większy od wszystkich oceanów powierzchniowych razem wziętych, ukryty 2900 km pod naszymi stopami. To nie science fiction: geolodzy rzeczywiście zidentyfikowali gigantyczny zasób wody pochowanej w głębiach Ziemi. Ta odkrycie rewolucjonizuje naszą wiedzę o cyklu wodnym na planecie i wewnętrznej budowie naszego globu.
Zasób wody odkryty na głębokości 2900 km
Na granicy między płaszczem Ziemi a jądrem, gdzie panują ekstremalne ciśnienia i temperatury przekraczające 1000 °C, znajduje się strefa przejściowa. To właśnie tam, około 2900 kilometrów pod naszymi stopami, geolodzy wykazali obecność ogromnej ilości wody. Woda ta nie istnieje w postaci płynnej jak w oceanach, ale jest uwięziona w minerałach skał, szczególnie w minerale zwanym ringwooditem.
Głębokość, na której znajduje się ta woda, wyjaśnia, dlaczego pozostała nieznana przez tak długi czas. Skorupa ziemska, ta cienka warstwa, na której żyjemy, to tylko pierwszych 50 kilometrów. Poniżej rozciąga się płaszcz Ziemi, strefa zajmująca większość masy naszej planety, o której wiemy bardzo mało.
Woda uwięziona w skale, a nie płynny ocean
Koncepcja « stałego oceanu » może wydawać się dziwna. Na głębokości 2900 km nie ma jezior wypełnionych płynną wodą. Zamiast tego woda jest zintegrowana chemicznie ze strukturami krystalicznymi uwodnonych minerałów. Wyobraź sobie mineralną gąbkę, której pory zatrzymywałyby wodę na skali molekularnej: to właśnie jest ten « stały ocean ».
Ringwoodit, ten uwodniony minerał składający się z krzemianów magnezu, pełni rolę zbiornika. W warunkach panujących w płaszczu Ziemi woda rozpuszcza się w nim i się w nim utrwala. Ten podziemny system wodny jest zatem fundamentalnie różny od oceanów powierzchniowych, ale jest równie realny i masywny pod względem całkowitej objętości zawartej wody.
Porównanie wielkości: ten podziemny zasób wody byłby do trzech razy większy od łącznej objętości wszystkich obecnych oceanów ziemskich.
Jak naukowcy odkryli ten zasób?
Sejsmologia odegrała kluczową rolę w tej odkryciu. Fale sejsmiczne tworzone przez trzęsienia ziemi przechodzą przez Ziemię nierównomiernie w zależności od składu skał, na które natrafią. Analizując tysiące zapisów sejsmicznych, geolodzy zauważyli zmiany w propagacji fal, które sugerują obecność wody w płaszczu Ziemi.
Inny dowód pochodzi z badania diamentów. Te drogocenne kamienie wychodzą na powierzchnię z głębin płaszcza, a niektóre zawierają mineralne inkluzje, które mogą powstać tylko wtedy, gdy woda jest obecna. Te diamenty działają jak podziemni posłańcy, świadcząc o istnieniu wody na ekstremalnych głębokościach.
Naukowcy badali również bezpośrednio właściwości ringwooditu w laboratorium, rekonstruując warunki ciśnienia i temperatury panujące w płaszczu. Te eksperymenty potwierdziły, że minerał ten może rzeczywiście uwięzić znaczące ilości wody.
Gdzie dokładnie ta woda znajduje się w płaszczu Ziemi?
Zasób wody nie jest zlokalizowany w jednym punkcie. Rozciąga się w całej strefie przejściowej płaszcza, regionie zajmującym grubą pasmo między 410 a 660 kilometrami głębokości. Jednak najwyższe stężenia wydają się być obecne na około 2900 kilometrów, blisko granicy między niższym płaszczem a płynnym jądrem zewnętrznym.
Ta lokalizacja geograficzna nie jest przypadkowa. Umieszcza wodę dokładnie tam, gdzie zachodzą główne wymiary chemiczne między różnymi warstwami Ziemi. Płyty tektoniczne, obniżając się w płaszcz poprzez subdukcję, noszą ze sobą wodę z oceańskiej skorupy ziemskiej. Ta woda schodzi do strefy przejściowej, gdzie integruje się z minerałami.
Co ta odkrycie zmienia dla nauki
Ten podziemny zasób wody głęboko zmienia naszą wiedzę o cyklu wodnym na planecie. Myśleliśmy, że woda ziemska jest głównie skoncentrowana w oceanach, lodach polarnych i zasobach wody słodkiej. Tymczasem większość wody ziemskiej byłaby w rzeczywistości pochowana w płaszczu, z dala od naszych oczu. Uczestniczy w procesach chemicznych i termicznych, które wpływają na tektonikę płyt i zjawiska wulkaniczne.
Ta odkrycie dostarcza również wskazówek na temat pochodzenia samej wody ziemskiej. Jak nasza planeta nabyła całą tę wodę? Czy była obecna od powstania Ziemi, czy została przyniesiona przez komety i meteoryty? Odpowiedzi na te fundamentalne pytania częściowo tkwią w zrozumieniu tego wewnętrznego systemu wodnego.
Na poziomie praktycznym badanie tych podziemnych zjawisk pomaga nam lepiej przewidywać trzęsienia ziemi i erupcje wulkaniczne. Wzbogaca również naszą wiedzę o wewnętrznej strukturze Ziemi i otwiera nowe perspektywy do badania skalnych planet w Układzie Słonecznym, które być może posiadają podobne struktury.
Ziemia kryje jeszcze wiele tajemnic. Ta odkrycie, wynik dziesięcioleci badań sejsmologicznych i mineralogicznych, przypomina nam, że największe odpowiedzi o naszej planecie często tkwią w miejscach najbardziej niedostępnych.
