Содержание
Наука: Наука и техника: Lenta.ru
Фото: Phil Noble / Reuters
В недрах Земли содержится огромное количество воды, в несколько раз превышающее объем Мирового океана. Как она туда попала, непонятно, а о ее роли в формировании и современной внутренней динамике планеты можно только строить догадки. Хотя в 2016 году ученые уже уверены в существовании, по крайней мере в прошлом, подповерхностного океана на Плутоне, об обилии воды в мантии Земли достоверно узнали только в 2014 году. Подробнее о неожиданных открытиях, совершенных в том числе с участием российских геофизиков, рассказывает «Лента.ру».
Материалы по теме:
О внутреннем строении Земли ученые знают не так много, как может показаться. Прямые исследования недр планеты исключительно затруднены. Распределение плотности внутри Земли можно оценить, например, наблюдая распространение сейсмических волн — на глубине в несколько десятков километров, на так называемой границе Мохоровичича, их скорость резко увеличивается с 7 до 8 километров в секунду.
Это означает, что возмущение вещества перешло из менее плотной среды в более плотную — из коры в верхнюю мантию. В мантии волны тоже распространяются с разной скоростью — на глубине порядка 600 километров происходит замедление, возмущение переходит в зону нижней мантии и затем, на глубине около 2,9 тысячи километров достигает ядра.
Кроме того, помогает изучение минералов, которые когда-то находились в недрах планеты. Именно так и обнаружили подземную воду. В 2014 году международный коллектив геофизиков сообщил в журнале Nature, что в переходном слое между верхней и нижней мантией, на глубине 410-660 километров, имеются обширные запасы воды. Ученые провели рентгеноструктурный, рамановский и инфракрасный анализ образцов оливина, найденных близ реки Сан-Луис в современной Бразилии, и выявили в минерале содержащие воду включения рингвудита.
Материалы по теме:
Вода могла попасть туда только из переходной зоны мантии — на такую возможность ранее указывали теоретические расчеты и эксперименты.
Согласно этим данным, оливин при высоких температурах и давлениях, характерных для мантии на глубине 410-660 километров, преобразуется в рингвудит и еще один минерал, вадслеит. Рингвудит и вадслеит поглощают на порядки больше воды, чем оливин — примерно до 2,5 процента их общей массы. В исследованном учеными образце содержалось до 1,5 процента рингвудита. Геофизики сделали вывод, что по крайней мере локально, то есть там, где из оливина возник рингвудит, мантия примерно на один процент по массе состоит из воды. Простые оценки показывают, что в недрах Земли воды хватит как минимум на несколько Мировых океанов.
Внутреннее строение Земли
Изображение: serc.carleton.edu
Это подтвердила другая группа ученых, куда входили и российские специалисты. В 2015 году в журнале Nature они опубликовали статью с результатами исследования рингвудита, найденного в зеленокаменном поясе Абитиби на Канадском щите Северо-Американской платформы. Этот пояс представляет собой один из самых распространенных комплексов пород среднего и позднего архея.
В глубину такие комплексы могут достигать 20 километров, в ширину — 200 километров, в длину — тысячу километров. В Канадском щите их шесть. Зеленокаменные пояса формировались на Земле 2,5-3,5 миллиарда лет назад — это указывает на возраст исследованного рингвудита и подземного океана, заключенного в минералы.
Материалы по теме:
Изучая включения в оливине, геофизики выявили повышенное содержание воды в первичных расплавах коматиитов — продуктов вулканических извержений возрастом 2,7 миллиарда лет из пояса Абитиби. Коматииты, скорее всего, образовались в глубинной мантийной струе с потенциальной температурой плюс 1725 градусов Цельсия. Вода в мантийном источнике коматиитов была захвачена из промежуточной мантийной зоны на глубине 620-410 километров. При выполнении этой научной работы российские ученые из Института геохимии и аналитической химии имени Владимира Вернадского Российской академии наук разработали уникальный метод электронно-зондового микроанализа оливина с точностью определения примесных элементов в пять грамм на тонну, первыми в России запустив высокотемпературную (до плюс 1700 градусов Цельсия) экспериментальную установку с контролируемой летучестью кислорода.
Оливин
Фото: geo.web.ru
Выводы ученых подтвердились. Британские и американские геофизики, проведя множество компьютерных квантово-механических расчетов, показали, что множество гидратированных, то есть включающих в себя воду, минералов, в частности брусит, при высоких давлениях и температурах, таких, как в недрах Земли на глубине 400-600 километров, являются термодинамически устойчивыми. Об этом сообщается в статье, опубликованной в 2016 году в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Материалы по теме:
Другой международный коллектив геофизиков проанализировал алмаз, выброшенный примерно 90 миллионов лет назад при извержении вулкана на поверхность Земли близ бразильской реки Сан-Луис. Инфракрасная микроскопия выявила в минерале включения, возникшие при его формировании и связанные с наличием гидроксильных ионов, которые, скорее всего, попали в минерал вместе с водой. Оказалось, что эти включения состоят главным образом из феррипериклаза (магнезиовюстита) — на него приходится примерно пятая часть минеральной фазы нижней, то есть расположенной на глубине 660-2900 километров мантии Земли.
Результаты этого исследования опубликованы в журнале Lithos.
Феррипериклаз состоит из оксидов железа и магния, а также может, при сверхвысоких давлениях и температурах, характерных для нижней мантии, поглощать хром, алюминий и титан. Между тем эти дополнительные включения в минерале не были обнаружены, значит, алмаз возник на глубине около тысячи километров. Таким образом, заключенная в минералы подземная вода находится не только на глубине 600-400 километров, но и в более глубоких слоях мантии.
Вода способна влиять на электропроводность мантии и ее подвижность. Ученые пока не могут точно сказать, почему ее так много в недрах Земли и как она туда попала. Ранее геофизики полагали, что вода внутрь планеты проникает из Мирового океана в результате субдукции — погружения одной литосферной плиты под другую. Аномально высокую концентрацию воды в исследованных минералах таким механизмом не объяснить. Вероятнее всего, подземная вода образовалась при формировании планеты. Прояснить ситуацию ученые попробуют, проанализировав коллекцию коматиитов, собранных в африканской провинции Барбертон.
Возраст этих затвердевших древних лав оценивается в 3,3 миллиарда лет.
Подземные океаны на чужих планетах могут быть лучшим местом для зарождения жизни, – ученые
Планетологи говорят, что таких водных миров много как в Солнечной системе, так и в Млечном Пути.
Related video
Согласно новому исследованию, миры с подземными океанами – распространенное явление в Солнечной системе и Млечном Пути, которые могут быть даже лучшей средой для жизни, чем океаны на Земле. Об этом сообщает EarthSky.
Известно, что 71% поверхности Земли покрыт водой, но многие луны и карликовые планеты прячут свои океаны под ледяной или каменистой поверхностью. Например, считается, что Европа (спутник Юпитера) и Энцелад (спутник Сатурна) также имеют внутренний водный мир. И даже у далекой планеты Плутон может быть океан под поверхностью.
В своем исследовании планетолог Алан Стерн из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) предполагает, что подобные водные миры, вероятно, очень распространены в других солнечных системах.
Такая возможность уже сама по себе захватывающая, но Стерн добавляет, что эти океаны могут быть лучшим местом для жизни, чем земные океаны.
«Внутренние океанические мире больше защищены от факторов окружающей среды, а также от таких угроз, как потеря атмосферы, вспышек на звездах и так далее», – говорит Стерн.
Дело в том, что способность планет сохранять океаны на поверхности зависит от многих факторов, включая узкий диапазон расстояния от родительской звезды. В «обитаемой зоне» температура на поверхности планеты должна позволять воде оставаться в жидком состоянии. Но водные миры с подповерхностными океанами могут существовать в более широком диапазоне расстояний.
Некоторые океанические луны, под действием притяжения родительских планет (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), могут накапливать достаточное количество тепла, чтобы вода оставалась жидкой в их недрах.
Фото: NASA/ JPL-Caltech/ Southwest Research Institute
Поверхность таких спутников будет оставаться замороженной, но под коркой льда могут существовать океаны.
Они могут быть намного больше земных, как на Европе и Энцеладе. Например, в океанах Европы содержится больше жидкости, чем во всех океанах на Земле.
До недавнего времени мало кто мог предположить, что Плутон может иметь жидкую воду, но данные New Horizons свидетельствуют именно об этом.
По словам ученых, если океанических миров так много в Солнечной системе, скорее всего, их также много вокруг других звезд. Такая перспектива увеличивает шансы на существование инопланетной жизни, защищенной от внешних угроз.
Однако у теории есть свои недостатки. Если жизни на других планетах и спутниках действительно скрывается под поверхностью, то это существенно затруднит ее поиски. Защитный слой из льда или камней изолирует жизнь от возможного обнаружения.
Правда, некоторые свидетельства ее существования все же можно будет найти. На поверхность Энцелады и Европы вода попадает из гейзеров. Вполне возможно, что океанскую воду, которая откладывается на поверхности, можно будет проанализировать с помощью телескопов.
Фото: NASA/ JPL-Caltech
Европа и Энцелад – самые многообещающие водные миры для поиска жизни. У исследователей есть свидетельства того, что на дне океанов Энцелад находятся гидротермальные жерла, которые могут обеспечивать живые организмы теплом и питательными веществами.
Что же касается разумной подводной жизни, то она скорее всего, будет технологически ограничена.
«Внутренние океанические миры могут быть обитаемы на больших расстояниях от звезд, чем миры с внешними океанами. Однако, такая разумная жизнь вряд ли будет осведомлена о Вселенной и космических путешествиях, что снижает шансы на ее обнаружение», – подытожил ученый.
Исследователь теоретизирует о мирах с поддержкой подземных океанов, скрывающих жизнь
Внутренние водные океанические миры, такие как спутник Сатурна Энцелад, широко распространены во Вселенной. Новое исследование Юго-Западного научно-исследовательского института предполагает, что слои горных пород и льда могут защищать жизнь в таких океанах, защищая ее от ударов, радиации и других опасностей и скрывая ее от обнаружения.
Таким образом, слои камня и льда могут экранировать и защищать обитающую в них жизнь, а также изолировать ее от угроз и обнаружения. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Юго-Западный научно-исследовательский институт.
Одно из самых глубоких открытий в области планетологии за последние 25 лет заключается в том, что в нашей Солнечной системе часто встречаются миры с океанами под слоями скал и льда. К таким мирам относятся ледяные спутники планет-гигантов, таких как Европа, Титан и Энцелад, и далекие планеты, такие как Плутон.
В отчете, представленном на этой неделе на 52-й ежегодной конференции по лунным и планетарным наукам (LPSC 52), планетолог Юго-Западного научно-исследовательского института С. Алан Стерн пишет, что преобладание внутренних водных океанических миров (IWOW) в нашей Солнечной системе предполагает, что они могут быть распространены и в других звездных системах, что значительно расширяет условия для планетарной обитаемости и биологического выживания с течением времени.
Уже много лет известно, что такие миры, как Земля, с океанами на поверхности, должны находиться в пределах узкого диапазона расстояний от своих звезд, чтобы поддерживать температуру, необходимую для сохранения этих океанов. Однако IWOW обнаруживаются в гораздо более широком диапазоне расстояний от своих звезд. Это значительно увеличивает количество обитаемых миров, которые могут существовать в галактике.
Миры, подобные Земле, с океанами снаружи, также подвержены множеству угроз для жизни, начиная от столкновений с астероидами и кометами и заканчивая звездными вспышками с опасным излучением, близлежащими взрывами сверхновых звезд и многим другим. В документе Стерна указывается, что IWOW невосприимчивы к таким угрозам, потому что их океаны защищены ледяной и каменной крышей, обычно толщиной от нескольких до многих десятков километров, которая покрывает их океаны.
«Миры внутренних вод океана лучше подходят для обеспечения многих видов стабильности окружающей среды и с меньшей вероятностью будут подвергаться угрозам жизни со стороны их собственной атмосферы, их звезды, их солнечной системы и галактики, чем миры, подобные Земле, которые имеют их океаны снаружи», — сказал Стерн.
Он также указывает, что тот же самый слой скал и льда, который защищает океаны на IWOW, также скрывает жизнь от обнаружения практически всеми астрономическими методами. Если такие миры являются преобладающими местами обитания жизни в галактике и если в них возникает разумная жизнь — и то, и другое является большим «если», подчеркивает Стерн, — тогда IWOW также могут помочь разрешить так называемый парадокс Ферми. Создано лауреатом Нобелевской премии Энрико Ферми в начале 19 века.60-х годов Парадокс Ферми ставит вопрос о том, почему мы не видим очевидных свидетельств жизни, если она распространена во Вселенной.
«Тот же защитный слой льда и камня, который создает стабильную среду для жизни, также изолирует эту жизнь от легкого обнаружения», — сказал Стерн.
Дополнительная информация:
«Некоторые последствия для жизни и цивилизаций внутренних водных миров океана» www.
hou.usra.edu/meetings/lpsc2021/pdf/1180.pdf
Предоставлено
Юго-Западный научно-исследовательский институт
Цитата :
Исследователь предполагает, что миры с подземными океанами могут скрывать жизнь (16 марта 2021 г.)
получено 17 декабря 2022 г.
с https://phys.org/news/2021-03-theorizes-worlds-underground-oceans-conceal.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
Исследователи, возможно, нашли подземный океан под поверхностью Земли
Недавно в Интернете гудела информация об огромном подземном океане, который, возможно, был обнаружен под поверхностью Земли. Ни для кого не секрет, что в отеле Indigo East End мы по уши влюблены в океан, а какой житель Лонг-Айленда не любит?! Тем не менее, факт, который может быть немного менее публичным, заключается в том, что мы также обожаем науку, и этот новый прорыв очень интересен! Итак, мы делаем небольшой перерыв в новостях, ориентированных на Ист-Энд, чтобы немного углубиться в новые открытия, которые в последнее время появляются в новостях.
Существует множество теорий и предположений о том, как появился мир и как образовались различные массивы суши. Популярное объяснение возникновения океанов состоит в том, что ледяные кометы ударились о поверхность Земли и растворились в океанах. Исследовательские группы во главе с физиком-минералогом Стивом Якобсеном из Северо-восточного университета и Брэндоном Шмандтом, доцентом геофизики в Университете Нью-Мексико, определили, что, возможно, океаны возникли глубоко внутри ядра Земли.
Исследователи взяли образцы рингвудита, горной породы, обычно встречающейся в верхнем слое мантии Земли, которая удерживает значительное количество воды, и поместили их в машину, которая могла имитировать условия температуры и давления на глубине 400-600 км под землей. поверхность Земли. Было обнаружено, что рингвудит, находящийся глубоко в недрах Земли, подвергается дегидратации, то есть теряет один из своих атомов водорода, превращаясь в гидроксил (ОН). Со временем тепло и давление центра Земли вынудили бы обезвоженную воду подняться на поверхность Земли, после чего она вновь обрела бы этот второй атом водорода, став тем типом воды, который мы все знаем, когда она прошла через земная кора.
В течение последних десяти лет проводилось исследование слоя мантии под Соединенными Штатами под названием «Сейсмический эксперимент USArray». Используя данные этого исследования, команды Якобсена и Шмандта пришли к выводу, что то, что мы знаем о землетрясениях, подтверждает их утверждения о наличии воды в мантии Земли. Научно доказано, что землетрясения, посылающие сейсмические волны через ядро Земли, замедляются, когда сталкиваются с водой. Когда землетрясения достигают примерно 600 км под поверхностью Земли, они таинственным образом замедляются.
Ученые не говорят, что этот водоем — это то же самое, что мы представляем себе, когда думаем о подземном океане — вода в мантии обезвожена. По сути, теория состоит в том, что глубоко внутри Земли (приблизительно 600 км) есть целая куча полужидких камней, из которых повсюду медленно капает обезвоженная вода. Якобсен объяснил, что, если бы вся обезвоженная вода Земли вышла на поверхность в виде воды, единственной сушей над водой были бы вершины гор.