Дослідники вирахували єміність зберігання води у твердій мантії Землі в залежності від її температури. Так як рання мантія була гарячішою, вчені роблять висновок, що океани Землі раннього архейського еону (4-3,2 мільярди років тому) були більшими за обсягом, ніж тепер. Відповідна стаття доступна у журналі AGU Advances.
Alec Brenner, Harvard University
Як змінювалися обсяги океанів Землі?
Вода доставлялася на Землю метеоритами і кометами, ще коли вона проходила етап нарощування свого матеріалу або незабаром після цього. Потім відбувалася енергійна вулканічна дегазація, і вода виділялася з ранньої мантії Землі, що, можливо, призвело до утворення первісних океанів. Через деякий час після початку тектоніки плит мантія знову насичилася водою та почала змінювати відносний вміст води на поверхні. Існують свідчення, що рівень підняття континентів над морем був приблизно постійним протягом усього фанерозою (від 541 мільйонів років тому до сьогодні). Однак пропорції води і суші Землі могли бути зовсім іншими раніше, особливо в ранньому археї (4–3,2 мільярдів років тому). Рідкісні ізотопні записи раннього архейського еону можуть бути використані для опосередкованого обмеження розмірів ранніх океанів. Так науковці змогли дізнатися, що ці океани мали більший обсяг, ніж сучасні.
Що аналізували науковці?
Попередні дослідження показали, що поверхневі води могли постійно транспортуватися до глибоких областей мантії, де потенційно існує резервуар води у вигляді водню та кисню, включених у мінерали. Скільки води там може зберігатися, точно невідомо. Щоб дізнатися про це, дослідники провели експерименти із основними породотвірними матеріалами: олівіном, вадслеїтом та рингвудитом, і кількісно оцінили вплив на них тиску і температури. Також команда розрахувала можливу ємність зберігання води в бриджманіті при різних температурах в залежності від глибини. Таким чином, вченим вдалося встановити модель модель ємності зберігання води для твердої мантії Землі в залежності від температури.
Що показали результати?
На ємність накопичення води твердої мантії Землі суттєво вплинуло охолодження через те, що від температури залежить, які саме мінерали входять до її складу. Сучасна ємність зберігання води мантії, за оцінками команди, становить 1,86–4,41 океанічної маси. Це значення узгоджується з геохімічними оцінками сучасного вмісту води. Для твердої мантії ранньої Землі, температура якої була вищою, ємність була нижчою і становила лише 0,52–1,69 океанічної маси. Таким чином, поверхня ранньої Землі була більше вкрита водою, ніж зараз. Більше того, геологічні записи з раннього архейського еону вказують на глобальний поверхневий океан з невеликою кількістю суші, або зовсім без неї. Значно вкрита водою рання поверхня Земля мала б нижче альбедо, ніж зараз, що могло впливати на поверхневі температури в цей період зменшеного сонячного потоку, коли, можливо, на планеті з'явилося перше життя.