Китайски и руски учени са предсказали минерал – магнезиев хидросиликат, който теоретично може да е съществувал в условията на високо налягане на ранната Земя. След обособяването на земното ядро и спадането на налягането в мантията този минерал се е разложил с отделяне на голямо количество вода, което е дало началото на земните океани. Резултатите от изследването са публикувани в списание Physical Review Letters.
Произходът на водата на Земята е стара научна загадка. Като неин източник учените обикновено разглеждат съдържащите вода минерали, които днес присъстват в земните недра. Но е напълно вероятно в ранните етапи от геоложката история на Земята, когато все още е протичало разделянето на нейното вещество на ядро и мантия, температурите и наляганията в недрата да са били много по-високи.
Китайски изследователи под ръководството на Сяо Донг от университета Нанкай и Артьом Оганов от Сколковския институт за наука и технологии са предсказали с компютърна симулация съществуването на съединението Mg2SiO5H2 на ранната Земя, което е стабилно при високо налягане и температури. Теоретично такъв минерал - магнезиев хидросиликат - според оценките на авторите може да съдържа около 11 тегловни процента вода.
Водата на Земята се е образувала с помощта на Слънцето
„Ранната Земя е била лишена от вода поне в горните стотици километри поради високата температура и постоянните астероидни бомбардировки. Когато ядрото е възникнало (около 30 милиона години след формирането на Земята), силикатните минерали са били изтласкани в област с по-ниски налягания, където Mg2SiO5H2 е нестабилен и е трябвало да се разложи на вода и смес от MgSiO3 + MgO“, обяснява Артьом Оганов, цитиран от РИА Новости.
Появата на водата на Земята в резултат на разлагането на първоначално съществуващи в недрата ѝ водни минерали е една от хипотезите за произхода на океаните, алтернативна на „кометната хипотеза“, която предполага, че водата е била доставена на нашата планета в резултат на кометни бомбардировки. Съотношението на деутерий към водород в океаните обаче е различно от това в кометите. Освен това повърхността на Земята през периода на бомбардирането от комети е била толкова гореща, че всяка вода, идваща отвън, веднага би се изпарила.
В последно време все повече данни свидетелстват, че големи обеми вода може да са се съдържали в кристалната структура на първичните минерали на Земята. Проблемът бил само да се определи какви са били тези минерали.
Океани, по-големи от Световния: Къде има морета и реки в Слънчевата система
Дълбоко в недрата на планетата налягането достига стотици гигапаскали, което е милиони пъти по-голямо от атмосферното налягане, и хиляди градуси по Келвин. Пресъздаването на такива условия в лабораторията е много трудно. За това учените използват методи за цифрово моделиране. Авторите на изследването разработили алгоритъм, който на базата на набор от атомни и молекулярни съставки дава възможност да се предскажат стабилни кристални структури.
„Разбрахме, че на ранната Земя всичко е било различно и силикати са съществували чак до центъра на планетата“, казва Сяо Донг.
Изследователите включили четири елемента в алгоритъма за изчисляване на кристалната структура - магнезий, силиций, кислород и водород. Така те получили минерала Mg2SiO5H2, който съществува само при налягания над 260 гигапаскала, а при по-ниски налягания се разпада с отделянето на вода.
