Благодаря минералу рингвудиту исследователи сделали удивительное открытие, которое бросает вызов нашим представлениям о распределении воды на Земле и свидетельствует о наличии нескольких океанов воды, запертых глубоко под поверхностью. Открытие, сделанное геофизиком Стивом Якобсеном из Северо–Западного университета и сейсмологом Брэндоном Шмандтом из Университета Нью–Мексико, может представлять собой крупнейший водный резервуар планеты.
Открытие по подобным косвенным свидетельствам огромного количества воды в связанной форме на таких глубинах явно перекликается с гипотезой изначально гидридной Земли советского геолога Владимира Ларина.
Примечательно, что западные научно–популярные медиа в свежих статья по этой теме прямо говорят об "открытии огромного резервуара воды глубоко в мантии Земли" как о "революции в нашем понимании формирования, состава и круговорота воды на планете", но при этом всё равно пытаются связать это открытие с религиозной концепцией цикличности: "мы наконец–то видим доказательства существования всеземного водного цикла". В своей гипотезе советский геолог Ларин описывал обнаруженные им явления не через привычную концепцию цикличного круговорота воды, а как перманентный выход водорода из недр Земли, способный генерировать не только оксид водорода, но и абиогенные соединения углерода с водородом.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Science, проливают свет на формирование Земли, ее состав и количество воды, содержащейся в мантийных породах. "Геологические процессы на поверхности Земли, такие как землетрясения или извержение вулканов, являются выражением того, что происходит внутри Земли, вне нашего поля зрения", — объясняет Якобсен, соавтор статьи. "Я думаю, что мы наконец–то видим доказательства существования всеземного водного цикла, что может помочь объяснить огромное количество жидкой воды на поверхности нашей пригодной для жизни планеты". Ученые искали эту недостающую глубинную воду в течение десятилетий", — продолжил Якобсен.
Ученые давно предполагают существование воды в мантии Земли, расположенной между нижней и верхней мантией на глубине от 250 до 410 миль. Якобсен и Шмандт впервые представили прямые доказательства наличия воды в этой "переходной зоне" в региональном масштабе, простирающейся через большую часть внутренних районов Соединенных Штатов. "Плавление горных пород на такой глубине примечательно тем, что большинство плавлений в мантии происходит гораздо выше, в верхних 50 милях", — говорит Шмандт, соавтор статьи. "Если в переходной зоне имеется значительное количество H2O, то некоторое плавление должно происходить в тех местах, где есть поток в нижнюю мантию, и это соответствует тому, что мы обнаружили".
Вода, обнаруженная в мантии, не имеет привычной для нас формы — это не жидкость, не лед и не пар. Вместо этого она заперта внутри молекулярной структуры минералов в мантийной породе. Огромное давление, создаваемое 250 милями твердой породы, а также температура выше 2000 градусов по Фаренгейту заставляют молекулы воды расщепляться и образовывать гидроксильные радикалы (OH), которые могут быть связаны в кристаллической структуре минерала. "Однако неизвестно, является ли этот уникальный образец репрезентативным для внутреннего состава Земли", — сказал Якобсен. "Теперь мы нашли доказательства обширного плавления под Северной Америкой на тех же глубинах, которые соответствуют дегидратации рингвудита, а это именно то, что происходило в моих экспериментах".
Рингвудит, минерал высокого давления с завораживающим голубым оттенком, названный в честь австралийского геолога Альфреда Рингвуда, образуется глубоко в мантии Земли на глубине от 410 до 660 километров (250–410 миль). Что делает рингвудит по–настоящему удивительным, так это его способность накапливать воду в своей кристаллической структуре.
В своей лаборатории на Северо–Западе Якобсен синтезировал рингвудит, голубой минерал, похожий на сапфир, путем реакции зеленого минерала оливина с водой в условиях высокого давления. Он обнаружил, что более одного процента веса кристаллической структуры рингвудита может составлять вода. При огромных давлениях и температурах, характерных для переходной зоны мантии, молекулы воды расщепляются на гидроксильные радикалы (OH), которые затем могут быть включены в структуру рингвудита. Этот минерал действует как губка, впитывая воду и накапливая ее в глубинах Земли. "В кристаллической структуре рингвудита есть что–то особенное, что позволяет ему притягивать водород и удерживать воду. В условиях глубокой мантии этот минерал может содержать большое количество воды", — отметил Якобсен.
Присутствие богатого водой рингвудита в мантии Земли имеет значение для нашего понимания формирования планеты и ее потенциальной пригодности для жизни. Продолжая изучать этот интригующий минерал, ученые, возможно, откроют для себя новое понимание роли воды в глубинных недрах Земли и ее влияния на геологические процессы, формирующие наш мир. Способность рингвудита хранить и транспортировать воду в мантии также может иметь значение для поиска жизни на других планетах, поскольку наличие воды считается ключевым фактором развития и устойчивости жизни, какой мы ее знаем.
С помощью сейсмических волн Шмандт обнаружил присутствие магмы под Северной Америкой, что совпадает с выводами Якобсена о частичном плавлении при воздействии на синтезированный рингвудит в условиях на глубине около 400 миль под поверхностью Земли. Кроме того, сейсмические исследования выявили области частичного плавления в переходной зоне мантии, что может быть связано с выделением воды из рингвудита при его превращении в другие минералы на больших глубинах. "Сейсмические данные, полученные с помощью USArray, дают нам более четкое, чем когда–либо, представление о внутренней структуре Земли под Северной Америкой", — пояснил Шмандт. "Плавление, которое мы наблюдаем, по–видимому, вызвано субдукцией — опусканием мантийного материала с поверхности".
Обнаруженное исследователями плавление называется дегидратационным плавлением. Когда рингвудит в переходной зоне перемещается глубже в нижнюю мантию, он образует минерал более высокого давления — силикат–перовскит, который не может поглощать воду. Это приводит к частичному плавлению породы на границе между переходной зоной и нижней мантией. "Когда порода с большим количеством H2O перемещается из переходной зоны в нижнюю мантию, ей нужно как–то избавиться от H2O, поэтому она немного плавится", — говорит Шмандт. "Это называется дегидратационным плавлением". "Как только вода высвобождается, большая ее часть может оказаться в ловушке в переходной зоне", — добавил Якобсен.
Международную группу ученых, ответственных за эту замечательную находку, возглавлял Грэм Пирсон, заведующий кафедрой канадских исследований арктических ресурсов в Университете Альберты. Анализ образца минерала показал, что в нем содержится значительное количество воды — 1,5 процента от его веса. Это открытие имеет далеко идущие последствия для нашего понимания недр Земли и ее динамической природы.
Считается, что рингвудит, разновидность минерала перидота, существует в больших количествах при высоком давлении в переходной зоне между верхней и нижней мантией Земли. Рингвудит был найден в метеоритах, но до появления Грэма Пирсона не было обнаружено ни одного земного образца. Из–за больших глубин, на которых он образуется, этот неуловимый минерал недоступен для непосредственных полевых исследований.
Образец рингвудита был найден в 2008 году в районе Жуина (штат Мату–Гросу, Бразилия), где старатели выкопали алмаз из мелкой речной гальки. Алмаз, который был поднят на поверхность Земли вулканической породой глубокого происхождения, известной как кимберлит, содержал включение рингвудита. Команда Пирсона искала другой минерал, когда приобрела трехмиллиметровый, грязный на вид, коммерчески бесполезный коричневый алмаз. Сам рингвудит, невидимый невооруженным глазом и погребенный под поверхностью, к счастью, был обнаружен аспирантом Пирсона Джоном Макнилом в 2009 году. "Это включение настолько мало, что его очень трудно найти, а тем более обработать, — говорит Пирсон, — так что это открытие, как и многие другие научные открытия, было своего рода удачей".
Образец прошел многолетний тщательный анализ с помощью рамановской и инфракрасной спектроскопии и рентгеновской дифракции, прежде чем было официально подтверждено, что это рингвудит. Критические измерения воды проводились в лаборатории геохимии арктических ресурсов Пирсона в Университете Альберты, которая является частью всемирно известного Канадского центра изотопного микроанализа, где также находится крупнейшая в мире академическая группа по исследованию алмазов.
Для Пирсона, одного из ведущих мировых авторитетов в области изучения глубоководных алмазоносных пород, это открытие оказалось самым значительным в его карьере. Оно подтвердило около 50 лет теоретической и экспериментальной работы геофизиков, сейсмологов и других ученых, пытавшихся понять состав земных недр. "Одна из причин, по которой Земля является такой динамичной планетой, — это наличие в ее недрах некоторого количества воды", — сказал Пирсон. "Вода меняет все, что связано с работой планеты".
Таким образом, открытие Стивом Якобсеном и Брэндоном Шмандтом огромного резервуара воды глубоко в мантии Земли произвело революцию в нашем понимании формирования, состава и круговорота воды на планете. Пока исследователи продолжали изучать сложные процессы, происходящие далеко под поверхностью Земли, их находки из рингвудита позволили по–новому понять тонкий баланс, который делает нашу планету пригодной для жизни.
Наличие этого скрытого океана, запертого в кристаллах мантийной породы, служит свидетельством невероятных сил, действующих внутри Земли, и бесчисленных тайн, которые все еще лежат под нашими ногами. С каждым новым открытием мы приближаемся к разгадке секретов прошлого, настоящего и будущего нашей планеты и ценим удивительный мир, который мы называем своим домом.
Полная версия исследования была ещё 10 лет назад опубликована в журнале Science и журнале Nature.
Комментарии
Они походу Аквамена насмотрелись, ждем открытие новых цивилизаций и рас живущих там.
это типа большого подземного озера, да? или бассейна имени...
так "воду" нашли или "гидроксильные радикалы (OH)" унутри минеральных образований? не, водород с кислородом под мантией нашли, вот это да...
Это одно и то же, если снять давление то произойдет выделение водорода и кислорода. После этого водород частично улетит в космос, кислород частично окислит что-нибудь, а остатки сольются в воду.
а давайте снимем давление и получим реально то, что вы тут изобразили: "водород частично улетит в космос, кислород частично окислит что-нибудь, а остатки сольются в воду"
В принципе, если достаточно глубоко просверлить... Сколько там, 700 километров?
ни один астероид не справится... что же нам сделать чтобы землю матушку к едрене фене раз...
Глупости. При указанной в статье температуре, водород соединяется или с кислородом или углеродом.
Они это называют "четвёртой агрегатной формой воды": https://www.pravda.ru/eureka/1295889-water/
Более интересны вопрос тут - абиогенное происхождение нефти и других углеводородов. Уголь - он точно биогенный. А по поводу нефти однозначного мнения нет.
Древесный уголь - да. А вот по поводу бурого и каменного однозначного мнения нет.
Ну ну.
Осталось только объяснить откуда в угле уромадное количество серы, что является ядом для растений.
Не сказать, чтобы уж ядом (в цистеине сера есть), но в углях её действительно многовато. Моя версия - восстановление серы органикой из сульфатов при высокой температуре в недрах.
Белок насекомых и прочей живности, населявшей леса....
Нефть однозначно биогенная, в ней дофига порфиринов, а это структурные единицы хлорофилла, гемоглобина и др. Сами они в неживой природе не образуются.
Существует целый спектр теорий абиогенного происхождения нефти, автором одной из них был академик Менделеев. Автором другой, более современной теории, был академик Кудрявцев. Преобладание теории биогенного происхождения нефти имеет важное экономико-концептуальное значение для капиталистической "цивилизации нефтедоллара", так как на концепции биогенной нефти, "оставленной ещё динозаврами", строится вся её инфляционная экономика. Идея абиогенной генерация нефти из недр - в таких условиях становится кощунственной ересью на грани с предательством.
Понятно. Великий советский учёный Кудрявцев против теории заговора коварных капиталистов.
А если попробовать описывать состав нефти не с точки зрения марксизма, а с точки зрения химии? Откуда столько н-алканов? Откуда столько нафтенов? Откуда стероидные полициклы? Откуда столько порфиринов?
И убойный вопрос: откуда у нефти оптическая активность? Никаким абиогенным путём получить оптически активные молекулы из ахиральных компонентов невозможно.
Это свободной рыночной химии, когда понятиями можно крутить-вертеть для успешных наукообразных связей с общественностью?
"Ацетилен, проходя сквозь породы, обладающие каталитической активностью, в соответствующих условиях может образовывать нафтены, алканы, ксилолы и бензол"
"Реакции метана с серой в широких диапазонах температур, давления и соотношения серы к метану подробно изучены. Данные, полученные в ходе этих исследований, свидетельствуют об образовании углеводородов различных классов (парафины, олефины, нафтены), а также тиофенов и тиофанов."
"Вероятные пути синтеза порфириновых соединений в ходе химической эволюции"
По поводу стероидов: вроде как моноароматические стероидные кислоты были обнаружены только в одном месторождении, в самотлорской нефти - это явление не систематическое.
"Как и предшественники, Кудрявцев считал оптическую активность нефти доказательством абиогенного ее происхождения: «Оптическая активность не является свойством, присущим только живому веществу, ... а возникает и без его участия, что подтверждается также оптической активностью углеродистого вещества метеоритов» [21, с. 71]."
Бензол, ксилол - да, а алканы нормального строения - нет. Наоборот, при переработке нефти алканы нормального строения изомеризуются в разветвлённые. С нафтенами тоже мимо.
Стероиды есть в разных нефтях, только содержание отличается. Ещё во всех нефтях есть изопреноиды (родственники каучука, хлорофилла, ментола и тп).
Как сказал Ньютон: "гипотез не измышляю". Химия - наука экспериментальная, покажете результаты опыта с образованием значимых количеств порфиринов (до 5% в нефтях) при адекватных условиях - тогда поговорим на эту тему.
Чушь от профана. Ошибка с обнаружением оптической активности метеоритной органики была раскрыта ещё в СССР. Ну и конечно стерехимия не допускает возможности образования хиральных продуктов в ахиральных (естественных) условиях. Это азбука стереохимии, и за 40 лет, прошедших с того времени, когда я её изучал, в этом плане не изменилось ничего.
Как быстро у вас великий советский ученый превращается в профана.
Если это не ваша фантазия в риторических целях - покажите, пожалуйста, свидетельства такого раскрытия.
Про метеориты: Ю. А. Жданов, член-кор. АН СССР, "Романтика невидимого мира", 1975.
Как говорил Козьма Прутков: специалист подобен флюсу, полнота его одностороння.
Занимался бы он геологией, всем было бы лучше. Я его критикую в той области, где я специалист, а он нет.
Если это не ваша фантазия в риторических целях - покажите, пожалуйста, свидетельства такого раскрытия конкретнее на страницах этой книги сына члена политбюро Жданова. Возможно, вы сослались на эту книгу от того, что её текста нет в интернете?
Достаточно самокритично с вашей стороны.
Следствие ведут колобки... Мне неизвестно, есть ли этот текст в интернете, у меня он в советском ещё сборнике. И то, что Жданов был родственником известных партийных деятелей, ничего не меняет, я не мажу СССР ни чёрной, ни белой краской, просто настаиваю на объективности.
Ну да, я тоже много в чём не разбираюсь, как и любой человек. И к Кудрявцеву это тоже относится.
Если это не ваша фантазия в риторических целях - покажите, пожалуйста, свидетельства такого раскрытия конкретнее на страницах этой книги.
Если это была ваша фантазия в риторических целях - то, пожалуйста, подтвердите это побегом от ответственности за свои предыдущие заявления, ничем их не подтверждайте.
Детский сад. Даже интересно, какие у меня могли бы быть мотивы это придумывать? Ничего в голову не приходит (((.
Ну, как написал Пушкин:
Читатель ждёт уж рифмы "розы",
Ну на, лови её скорей (за точность не ручаюсь, лень):
Это у вас надо спросить. Скорее всего продвижение биогенного происхождение нефти - но зачем? Возможно, по идеологическим соображениям.
Что-то как-то приведенная цитата из книги плохо вяжется с этим утверждением. Кто-то взял своими немытыми руками хондрит - и на этой вырванной из контекста цитате делаются смелые выводы.
Даже если искренне поверить сыну члена политбюро, с тех пор много изменилось: https://ru.wikipedia.org/wiki/Мурчисонский_метеорит
Метеорит содержит большое количество органических включений. В частности исследования 2008 года показали наличие нуклеиновых оснований[6]. Среди аминокислот, обнаруженных в материале метеорита, преобладали L-энантиомеры[7][8]. В Мурчисонском метеорите и в метеорите NWA 801[en] (Марокко) удалось обнаружить арабинозу, ксилозу, ликсозу, рибозу и несколько гексоз[9].
Ну вот, теперь уже это ничего и не значит. А ведь совсем недавно это было так важно и принципиально и, вообще, неопровержимым свидетельством в пользу исключительно биогенного происхождения нефти.
???? Идеологические соображения озвучиваете здесь именно Вы. Несколько лет назад меня вопрос происхождения нефти не интересовал вообще. Когда мне начали попадаться дискуссии на эту тему, стало любопытно. А в силу того, что моя специализация - физическая органическая химия, читать состав нефти мне не сложно.
Выше я перечислял Вам классы веществ, которые практически невозможно получить в заметных количествах в нелабораторных условиях (а часть и в лабораторных очень трудно), но которые логично получаются из биогенных предшественников.
Это, конечно научно-популярное изложение для студентов и старших школьников, но оно основано на реальных научных экспериментах, показавших, как легко происходит контаминация (загрязнение сторонними веществами) исследуемых образцов. Любой знакомый с реальной наукой человек в курсе, какая огромная доля исследований проводятся некорректно, увы.
Ничего подобного. Выше я Вам про это уже писал. В естественных науках доказательством является либо эксперимент, либо непосредственное наблюдение. Зафиксированный факт оптической асимметрии (даже если он действительно есть, а не является ошибкой эксперимента, что весьма вероятно) ничего не говорит о способе возникновения этой асимметрии. И уж тем более не доказывает, что подобные реакции могут идти в совершенно других условиях.
Например простейшая реакция - нагревание спирта с серной кислотой - при незначительном изменении температуры с 400 до 440К начинает давать совершенно другие продукты, а здесь вещества намного более сложные и капризные.
В любом случае, с тех пор многое изменилось, появились новые данные: https://ru.wikipedia.org/wiki/Мурчисонский_метеорит
Кстати, даже если бы эта давно протухшая новость про оптически активную органику в метеоритах не была опровергнута, это ничего бы не изменило. Ну допустим, учёные до сих пор считали бы, что в метеоритах каким-то образом возникло неравномерное распределение по изомерам. Это было бы просто неким курьёзом, необъяснимым артефактом, а вовсе не доказательством того, что подобный процесс мог идти в недрах.
По очень простой причине, науке такие процессы неизвестны. Хотя стереохимия - наука не юная, и хиральный синтез очень активно применяется и в лаборатории, и в промышленности.
Случайные примеси...
нет, Пролив имени Сталина - это другое. тут просто молекулы воды в минерале :)
Гипотеза Ларина представляется более актуальной. Водород выходит на поверхность, и, соединяясь с кислородом, образует воду. Логично?
Несомненно.
Похоже, что обнаруженные свойства земного рингвудита прямо поддерживают гидридную гипотезу Ларина, но западные ученые (возможно, с ней изначально незнакомые) пытаются привязать всё к традиционным поверхностным представлениям с круговоротами и океанами. Эдакий хронический униформизм.
Одно другому (гипотеза Ларина и комнатная гипотеза) не противоречит, потому что кометы остатки того же облака из которого родились планеты. А конкретная пропорция (сколько процентов жидкой воды выдавлено из глубин при формировании планеты, а сколько уже потом упало) неизвестна.
Глупость.
"Британские" учёные врут как дышат. Они доказывают, что вода под землёй была всегда. А вот у Ларина - иначе. У него главное - наличие водорода.
Водород это протон.
Протон - это нейтрон, что стал протоном.
Нейтроны - образуются в недрах Планеты постоянно.
Из чего?
Пол планеты состоит из нейтронов.
Но есть и необычные теории.
Вот например Дми́трий Дми́триевич Иване́нко — советский и российский физик-теоретик, доктор физико-математических наук (1940), профессор МГУ (1943) считал что нейтроны могут образоваться в центре планет.
Из чего?
Уже смешно. Внутриядерные нейроны стабильны. Нейтронной радиоактивности что-то вокруг не наблюдается.
Всю простынь не читал. Эта вода там в виде пара, или в каких-то герметичных ячейках? И вообще схера ли ей там быть?
В кристалах рингвудита в виде OH и ещё каком-то связаном виде. Пара и жидкости там нет.
Страдалец...
Я служил на Камчатке в начале 80-ых. Там обычная артезианская скважина иногда превращалась в гейзер. А чаще - в чистейшую пресную воду. Геологи тогда говорили, что под Камчаткой находится океан пресной воды.
Какой глубины сверлили скважины там?
Почему рингвудит нельзя или очень трудно найти на поверхности? Что с ним делается при выходе? По идее должен же быть? Тот рингвудит с которым учёные работают синтезированый же?
Давление на поверхности способствует распаду ринвудита на составляющие (см.выше)
А какое давление воздуха будет в шахте на глубине 400 км?)
А какая будет шахта на глубине 400 км?
Спасибо, а я что-то пропустил это объяснение.
Ога. А на подземном берегу подземного океана лежат подземные пышногрудые и крутозадые красавицы. Ждут-с...
нашли-таки атлантиду!
Страницы