Voda se skrývá mnohem hlouběji v zemském nitru, než jsme si mysleli

Stopy výskytu vody v hlubokém nitru Země nedávno odhalilo zkoumání diamantů. Vzácný typ diamantu může naznačovat, že voda může proniknout hlouběji do nitra Země, než si vědci dříve mysleli.

Více než 70  % naší planety je pokryto vodou. Další voda je skryta v minerálech více než 300 kilometrů pod zemí, a to v zemské kůře ale i ve svrchním plášti, polotvárné vrstvě, na které kůra "plave". Vědci si dlouho mysleli, že jak horní plášť přechází do teplejšího a hustšího spodního pláště, minerály mohou pojmout méně a méně vody.

V nové studii, publikované 26. září 2022 v časopise Nature Geoscience, vědci zjistili, že některé diamanty obsahují inkluze nebo malé kousky jiných minerálů, které mohou pojmout více vody. Zdá se, že existovaly na hranici mezi horním a spodním pláštěm. Výsledky naznačují, že voda může být v Zemi hlouběji, než si vědci mysleli, což by mohlo ovlivnit naše chápání hlubokého vodního cyklu a deskové tektoniky. Výsledky byly neočekávané, řekla vedoucí studie Tingting Gu, která je v současné době minerálním fyzikem na Purdue University v Indianě, v době studie byla výzkumným pracovníkem na Gemological Institute of America v New Yorku. ZVUK

Prozkoumat a nezničit

Gu a její kolegové zkoumali diamanty typu IaB, vzácné typy diamantu z dolu Karowe v Botswaně, které se vytvoří hluboko pod zemí. Ke studiu diamantu použili nedestruktivní formy analýzy, včetně Ramanovy mikrospektroskopie (která používá laser k neinvazivnímu odhalení některých fyzikálních vlastností materiálu), a rentgenové difrakce. Odhalí se tak vnitřní struktura diamantu bez jeho rozříznutí či zničení.

Uvnitř diamantových inkluzí vědci našli minerál zvaný ringwoodit, který má stejné chemické složení jako olivín, primární materiál svrchního pláště. Tvoří se pod tak intenzivním tlakem a vysokou teplotou, že až do roku 2014 ho vědci našli pouze ve vzorku meteoritu. Ringwoodit se typicky nachází v přechodové zóně mezi horním a spodním pláštěm, přibližně mezi 410 až 660 km pod zemským povrchem a může obsahovat mnohem více vody než minerály bridgmanit a ferroperiklas, o kterých se předpokládá, že dominují spodnímu plášti.

Minerály, které tam neměly být

Místo minerálů, které se obvykle nacházejí v přechodové zóně, byly v diamantových inkluzích formy minerálů typické pro spodní plášť. Vzhledem k tomu, že obalový diamant zachoval vlastnosti těchto minerálů tak, jak se objevily v hluboké Zemi, vědci mohli určit teploty, které tyto minerály vydržely, a tlaky, kterým byly vystaveny. Odhadli hloubku výskytu minerálů na 660 km pod povrchem, poblíž vnější hranice přechodové zóny. Analýza dále odhalila, že ringwoodit byl pravděpodobně v procesu rozpadu na typičtější minerály spodního pláště ve vodnatém nebo vodou nasyceném prostředí, což naznačuje, že voda by mohla proniknout z přechodové zóny až do spodního pláště.

Svědkové z hlubin Země

Ačkoli předchozí výzkum již našel některé formy minerálů ze spodního pláště v diamantových inkluzích, kombinace materiálů v těchto vorcích je jedinečná, poznamenali autoři. Z předchozích zjištění také nebylo jasné, zda tyto minerály naznačují přítomnost vody ve spodním plášti. Vzhledem k tomu, že nikdo přímo neodebral vzorky horniny hlouběji než z asi 11 km pod povrchem planety, diamantové inkluze jsou jedním z mála zdrojů minerálů ze zemského pláště.

Zjištění mohou také ovlivnit modely deskové tektoniky. Gu doufá, že vědci budou schopni začlenit zjištění této studie do modelů toho, jak by voda přítomná v plášti mohla ovlivnit procesy, jako je např. vnitřní konvekční proud Země. Tento proud pohání deskovou tektoniku nerovnoměrným zahříváním zemského pláště, což způsobuje, že v průběhu milionů let teplejší části stoupají a posouvají zemské desky.

Ačkoli inkluze jsou někdy považovány za chyby v diamantech, které je činí méně žádoucími, mohou poskytnout cenné vědecké informace. 

Zdroj: https://www.livescience.com/diamond-inclusion-water-lower-mantle