Ville en dyb jordkredsløb ændre vores forståelse af planetarisk udvikling?

Hvert skolebarn lærer om vandets kredsløb - fordampning, kondensation, nedbør, og samling. Men hvad nu hvis der var en dyb jordkomponent i denne proces, der fandt sted på geologiske tidsskalaer, der gør vores planet ideel til at opretholde livet, som vi kender det?

Nyt arbejde offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences af Carnegies Yanhao Lin og Michael Walter-sammen med tidligere Carnegie-forskere og igangværende samarbejdspartnere Ho-Kwang "Dave" Mao og Qingyang Hu fra Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research Shanghai og Yue Meng fra Argonne National Laboratory-viser, at en nøgle mineral kaldet stishovit er i stand til at lagre og transportere store mængder vand, selv under ekstreme forhold som dem, der findes i Jordens nedre kappe.

Dette er vigtigt, fordi det viser, at betydelige mængder vand kunne være til stede længere inde i kappen end tidligere antaget, angiver, at en hel-kappe vandcyklus er mulig.

"For at komme ned i kappen, vand skal inkorporeres i mineraler på overfladen og derefter holdes stabilt i disse strukturer under de forhold, der findes dybt inde i planeten, "forklarede hovedforfatter Lin.

Forskerne brugte laboratoriebaseret efterligning til at studere mineralet stishovit, som er en højtryksform af kvarts, når det er med vand under højt tryk og temperaturforhold. Vi ved allerede, at betydelige mængder vand kan lagres i silikatmineraler i Jordens øvre kappe, som eksisterer mellem 100 og 670 kilometer (eller 62 til 416 miles) dyb. Men teamet undersøgte stishovit og vand under simulerede forhold som dem, der findes dybt i den nedre kappe, der eksisterer mellem 670 og 2, 900 kilometer (eller 416 til 1, 802 miles) ned, hvor man mente, at meget mindre vand stabilt kunne lagres i mineraler.

"Stishovite er et silica-baseret mineral og en vigtig bestanddel af havskorpen." forklarede Mao. "I pladetektonik, der er områder kaldet subduktionszoner, hvor en oceanisk plade glider under en kontinental plade, synker fra Jordens overflade i dens dybder. Når dette sker, stishovite transporteres ind i kappen. "

Opdagelsen af ​​diamanter med vandholdige mineralindeslutninger, der kommer fra dybder til omkring 700 kilometer (eller 535 miles) nede i kappen, afslørede, at vand faktisk kommer i det mindste så langt ned, hvis det finder det rigtige mineral, man kan køre en tur med.

Stishovite er et sådant mineral, men er det i stand til at tage vand endnu dybere, ned i den nederste kappe? Det er, hvad forskerne satte sig for at opdage.

De udsatte små prøver af stishovit med vand til en rækkevidde på omkring 320, 000 til 510, 000 gange normalt atmosfærisk tryk og opvarmet det til et område på ca. 1, 000 til 1, 500 grader Celsius, der simulerer en gradient, der går fra øvre kappe til lavere kappe. Bemærkelsesværdigt, de fandt ud af, at stishovite kan rumme store mængder vand, selv under disse forhold.

"Hvis vand kan lagres i mineraler ved lavere kappe tryk og temperaturer, det kan indikere, at der er en global vandcyklus, der forekommer på meget lange geologiske tidsskalaer, "forklarede Walter." Dette kan ændre vores forståelse af, hvor dybt planetarisk interiør kan påvirke eller kontrollere vandindholdet ved overfladen. "