марафонец (marafonec) wrote,
марафонец
marafonec

На границе ядра и мантии Земли обнаружены гигантские резервуары кислорода

24.11.2017/http://terrao.livejournal.com/

Команда исследователей во главе с Хо-Кваном Мао (Ho-Kwang Mao) из Института Карнеги в США, похоже, раскрыла тайну, давно волновавшую геологов. Авторы объяснили, из какого минерала состоят зоны замедления сейсмических волн на границе ядра и мантии и воспроизвели в лаборатории процесс его образования. Если выводы учёных верны, то такие зоны оказываются гигантскими хранилищами кислорода, которые могут оказывать влияние на историю жизни на Земле. Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature 22 ноября 2017 года.

Как узнать, что у нас под ногами? Этот простой вопрос является головной болью для геологов. Скважины, ведущие к центру Земли, существуют только на страницах фантастических книг, а в реальности рекордная глубина бурения едва превышает 12 километров.</div>

На помощь учёным приходят сейсмические волны. По-разному распространяясь в породах разной плотности, они позволяют проводить "УЗИ" недр нашей планеты. Впрочем, информация, которую удаётся добыть путём такого сканирования, неполна. Часто добытые ответы порождают лишь новые вопросы. Собственно, как и в любых других областях науки.

На глубине 2900 километров под поверхностью Земли лежит граница ядра и мантии. Геологи давно обнаружили здесь области, в которых сейсмические волны движутся необычно медленно. Их так и назвали зонами ультранизких скоростей, по-английски ultralow velocity zones, отсюда аббревиатура UVZ. Но что они собой представляют? Какой таинственный материал так замедляет колебания земных недр?

Этот вопрос обсуждается учёными давно, и уже предложено множество гипотез. Все они, однако, страдают одним недостатком: требуется объяснить, как нужное вещество вообще оказалось на такой глубине.

Команда Хо-Квана, похоже, убила двух зайцев одним выстрелом. Исследователи нашли и подходящий минерал, и простой механизм его образования прямо на месте. Правда, этот успех привёл к вопросу, не нужно ли что-нибудь пересмотреть в истории биосферы Земли.

Минерал, который полюбился авторам, – пероксид железа FeO2Hx (количество атомов водорода может быть различным). Ссылаясь на работы предшественников, они говорят, что он является стабильным в условиях нижней мантии.

Но откуда он там возьмётся? Чтобы ответить на этот вопрос, учёные воссоздали в лаборатории маленький кусочек адских глубин. Алмазные тиски сжимали вещество, создавая давление в 860 тысяч атмосфер. Лазерный луч, проникая сквозь прозрачные алмазные пластины, нагревал реагенты до 1900 градусов Цельсия.

В этих условиях, как обнаружили авторы, пероксид железа образуется из самых простых компонентов: железа и воды. Железа в ядре Земли сколько угодно – собственно, из этого металла оно в основном и состоит. А вода? Как утверждают авторы, ежегодно 300 миллионов тонн воды опускается в глубины мантии из-за движения тектонических плит. По их расчётам, десятой доли воды Мирового океана хватило бы, чтобы создать все наблюдаемые UVZ. Для сравнения: по некоторым оценкам, в недрах Земли, включая кору, мантию и ядро, воды в 90 раз больше, чем на поверхности.

Получается, что нужный минерал образуется на границе мантии и ядра из веществ, которых там хватает. Но действительно ли он отвечает за картину, которая наблюдается на сейсмограммах?

Исследователи проверили и это. Используя эксперименты и теоретические расчёты, они обнаружили, что нужные характеристики (скорость звука, плотность и так далее) имеет смесь, в которой 40–50% составляет пероксид железа, а остальное приходится на обычные породы нижней мантии. Свойства такой смеси прекрасно согласуются с наблюдательными данными об UVZ. Похоже, секрет загадочных "зон замедления" всё-таки раскрыт.

Но это открытие поднимает другие волнующие вопросы. Как объясняется в пресс-релизе исследования, залежи пероксида железа являются гигантским резервуаром кислорода. Время от времени кислород может высвобождаться и достигать поверхности. Последствия таких событий и их возможную связь с изменениями климата, массовыми вымираниями и другими грандиозными событиями ещё только предстоит изучить.
http://earth-chronicles.ru/news/2017-11-24-110396
Tags: Кислород
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments