Вчені припустили, де могла зберігатися вода на розпеченій Землі: роль бриджманіту та «секрет» кімберлітових трубок

Де могла зберігатися вода, коли Земля була «океаном магми»

У сюжеті ставиться питання: де зберігалася вода на самому початку існування Землі, коли планета була розпеченою кулею, і як вона могла пережити перехід від океану магми до твердої кори, не «випарившись у космос».

Як пояснюється у випуску, дослідники запропонували нову гіпотезу й для її перевірки створили установку, що відтворює умови на глибинах понад 660 км. Об’єктом дослідження став бриджманіт — найпоширеніший мінерал мантії, який може працювати як «мікроскопічний контейнер для води».

Читайте також: Блогерка Ellevika зібрала «новорічні факти, які шокують»: від радянського Діда Мороза до небезпечних традицій минулого

У відео зазначається, що:

• бриджманіт становить близько 80% мінерального складу мантійної речовини;
• у звичайних породах його не знаходять, бо при підйомі до поверхні він стає нестабільним і розпадається;
• природний бриджманіт існує на глибинах приблизно від 670 до 2700 км, тому його або створюють у лабораторії, або знаходять у метеоритах, або всередині інших мінералів, які «запечатали» його при підйомі — зокрема в природних алмазах.

Авторка наголошує: попередні дослідження нібито показували, що бриджманіт не може утримувати стільки води, аби планета вкрилася океанами, але ці експерименти проводилися за недостатньо високих температур.

Нова установка, за словами авторки, дозволила створити ультрависокий тиск і підняти температуру до 4100°, відтворивши умови глибинної мантії. Після цього дослідники дійшли висновку, що здатність бриджманіту утримувати воду зростає зі збільшенням температури, а отже в найгарячішій геологічній фазі Землі кристалізуючий бриджманіт міг зберігати набагато більше води, ніж вважалося раніше. У сюжеті звучить висновок: нижня мантія в Гадеї могла бути найбільшим резервуаром води.

Також пояснюється роль води в надрах: вона могла діяти як «мастило», роблячи магму менш в’язкою, стимулювати циркуляцію мантії, що призвело до тектонічних зсувів і руху літосферних плит. Згодом вода з магми рухалась ближче до поверхні й виходила по тріщинах, сприяючи формуванню первісної атмосфери та перших океанів.

Чому кімберлітова магма піднімається так швидко і «виносить» алмази

Друга частина випуску присвячена кімберлітовим трубкам. Авторка зазначає: якщо людина тримала в руках природний діамант, із 70% ймовірністю він потрапив на поверхню через кімберліти.

У відео пояснюється, що кімберлітові трубки формуються, коли магма піднімається з глибоких шарів мантії вертикальними каналами та застигає, набуваючи конусоподібної форми. Кімберліти названо не лише алмазоносними породами, а й «вікном у надра Землі».

За словами авторки:

• кімберлітова магма проривається крізь земну кору з дуже високою швидкістю — до 130 км/год;
• під час руху розплав захоплює уламки порід та мінералів, які не встигають змінитися;
• саме швидкість підйому допомагає алмазам не перетворитися на графіт (бо за нижчих тиску та температур вуглець стабільніший у формі графіту).

Далі у випуску описано, що науковці за допомогою комп’ютерних моделей дослідили, як вода і вуглекислий газ впливають на в’язкість і плавучість породи. Вода, як сказано у відео, «зберігає розплав рухливим», а CO₂ «штовхає мантію вгору» за принципом «струшеної пляшки газованої води».

За зразок первинної магми взяли породу з кімберліту Джеріко, який прорвався крізь кратон Слейв на північному заході Канади. У випуску уточнюється: там була недіюча відкрита алмазна шахта, яку розробляли два роки — з 2006-го, встигли видобути 156 кг алмазів, але роботи припинили через збитковість.

У підсумку моделювання, за словами авторки, вчені «вперше довели», що для виверження кімберліту Джеріко потрібно було щонайменше 8,2% CO₂ у розплавленій породі. Без такої концентрації, як зазначено, магма стає щільнішою за навколишні породи й не може пройти через межу Мохо. Також у відео сказано, що найбільш «насичені» кімберліти здатні виносити на поверхню до 44% уламків мантійної породи — майже половину свого об’єму.

Авторка робить висновок: без концентрації води та вуглецю в магмі діамантів на ринку було б «на 70% менше, ймовірно».

Бульбашки повітря віком 1,4 млрд років: що дізналися про атмосферу «нудного мільярда»

У третій великій темі йдеться про дослідження повітряних комірок у кристалах солі, які зберегли зразки атмосфери віком 1 млрд 400 млн років. Авторка пояснює: шар кам’яної солі утворився на дні озера, яке висохло майже 1,5 млрд років тому на території сучасної Канади. Тоді ця територія була ближчою до екватора, тому озера в субтропічному кліматі часто висихали, залишаючи соляні шари. У кристали інколи потрапляла крапля солоної води разом із бульбашками повітря.

За словами авторки, аналіз показав:

• в атмосфері того часу було близько 0,8% кисню і 28% CO₂;
• нині в атмосфері близько 20% кисню, а CO₂ значно менше.

У відео зазначається, що хоча Сонце тоді було на 15% слабшим, слідів зледеніння геологи не знаходили. «Нюанс» пояснюється тим, що клімат залишався теплим через значно більшу концентрацію CO₂ — у випуску сказано, що вона була в сім разів більшою, ніж нині.

Найбільше, за словами авторки, вчених здивував рівень кисню: його виявилося значно більше, ніж очікували. При цьому вона додає: людям при такому відсотку жити не змогли б, але, як вважається, цього могло б вистачити для найперших тварин і формування тонкого озонового шару. Однак перші складні тварини не з’являлися ще 600 млн років, тому науковці висувають гіпотези: або бульбашки сформувалися під час короткого «сплеску кисню», або життя повільно готувалося до складних форм.

Ніобій у Центральній Австралії: «підказка» для геологів і гірничої справи

Наприкінці випуску авторка розповідає про метал ніобій, який називає ключовим для створення легкої та міцної сталі (авіація, ракетна промисловість, електромобілі, трубопроводи, технології чистої енергетики). За її словами, зараз Бразилія та Канада є майже єдиними країнами, що його видобувають, а 90% ринку — за Бразилією.

У відео стверджується, що в Центральній Австралії, у провінції Айлерон, знайшли незвичні породи віком близько 800 млн років із високою концентрацією ніобію. Авторка пояснює, що ці породи сформувалися в неопротерозої під час розпаду суперконтиненту Родинія: під час континентального рифтингу кора розтягувалася, утворювалися розломи, які згодом заповнювалися карбонатитною магмою. Саме вона, за текстом сюжету, сформувала рідкісні породи з критично важливими металами та ніобієм.

Авторка називає це дослідження «величезною підказкою» для пошуку «ресурсів майбутнього».

Читайте також: Чому омела — рослина-паразит — стала символом Різдва на Заході