Преди малко повече от век учените научиха, че континентите далеч не са стабилни – те се плъзгат по повърхността на Земята върху гигантски тектонски плочи. Движенията им са реконструирани до стотици милиони години назад – но все още не е ясно защо изобщо е започнало това движение. Авторите на ново изследване в списание Geology са открили възможна причина дълбоко в мантията.
Нашата планета е богата на вода. Но това, което виждаме в езерата, реките и океаните, е само около една четвърт от общото количество вода; останалата част е свързана като водородни и хидроксилни йони в минералите във вътрешността на Земята.
Водата отслабва литосферните плочи и им позволява да се огъват и плъзгат една под друга – ключова характеристика на тектониката, наречена субдукция. Водата също така прави земните породи по-малко вискозни, като им помага да пробият най-твърдите слоеве на кората, да се издигнат като магма и да се втвърдят, за да образуват нова земя.
ОЩЕ: Чудовищни структури дълбоко под Тихия океан застрашават стабилността на магнитното поле на Земята
Геохимикът от Естебан Газел от университета Корнел и колегите му изучават ролята на водата в тектониката на плочите, като изследтват съдържанието на вода в магмите – а те от своя страна записва всички изпитания, които скалите е трябвало да преодолеят по своя трънлив път през земните недра, тоест налягане и температура. Разтопени включвания – малки частици от охладена магма – разказват своята история буквално като дървесни пръстени.
SoylentGreen / CC BY-SA 3.0
Изследването се основава на проби, събрани през 2017 г. от изследователския кораб JOIDES Resolution в средноокеанския хребет в Южнокитайско море. В момента там се формира нова океанска кора – но тя е била част от континента и следователно представлява особен научен интерес.
За да измери количеството свързана вода в разтопените включвания на тези скали, геохимикът Джиенхуа Уанг от института Карнеги ги обстрелвал с йонни лъчи. По разсейването на водните йони той установил, че водата там е двойно повече, отколкото в повечето други магми от средноокеанския хребет. Освен това съотношението на водните йони към церия – елемент, който се държи като водните йони, но не така лесно излиза от минералите – е три пъти по-високо от очакваното.
ОЩЕ: Земята под Швеция се издига – учени откриха гравитационно изкривяване
Тези напоени с вода земни породи биха могли да ускорят изтъняването на разположения над тях континент. Според Газел те са се образували в преходната зона на мантията на дълбочина 410 – 670 км.
Именно там екстремното налягане и температура създават минерали с висок потенциал за съхранение на вода, способни да я попиват като гъба, казва изследователят. Според неговата хипотеза на древната Земя струи от богати на вода породи може да се издигнат от преходната зона на мантията, водата омекотява твърдите скали на повърхността, позволявайки на магмата да пробие – и по същество се превръща в смазка за стартиране на тектониката. След това плочите потъват, носейки пълните с вода минерали обратно във вътрешността на Земята.
ОЩЕ: Голям фрагмент от Индийската плоча е заседнал под Тибетското плато
Схема на дълбокия цикъл на земната вода. Helene Wang et al. / Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2025
„За да бъде една планета обитаема като нашата, се нуждаете от тектоника на плочите. А за тектониката на плочите е необходима рециркулация на водата“, обобщава Газел.
Други теории също предполагат роля на водата в задействането на тектониката, но допускат, че движението на плочите е започнало по-близо до повърхността, може би когато тежестта на ранен океан е отслабила скалите, преди да потънат. За да бъде идеята на Газел вярна, мантията трябва да е съдържала достатъчно вода по времето, когато океанът от магма се е втвърдил – това е открит геофизичен въпрос, но е все по-вероятно да бъде решен благодарение на изследванията на метеорити.
ОЩЕ: Земната кора се отлепва под Калифорния
За да придобие тежест новата теория, са необходими повече изследвания върху проби от наситени с вода магми от различни средноокеански хребети.
„Водата е фундаментална, не само за живота. Тя също прави планетата динамична“, заключава Газел.
