Горячая мантия ранней Земли, возможно, привела к архейскому «водному миру»

Новые результаты бросают вызов более ранним предположениям о том, что размер глобального океана Земли оставался постоянным в течение долгого времени

0 804

Согласно новым исследованиям, огромный глобальный океан, возможно, покрывал раннюю Землю в течение раннего архейского эона (архей), от 4 до 3,2 миллиарда лет назад, что является побочным эффектом наличия более горячей мантии, чем сегодня.

Новые результаты бросают вызов более ранним предположениям о том, что размер глобального океана Земли оставался постоянным в течение долгого времени, и дают ключ к пониманию того, как его размер мог изменяться в течение геологического времени, считают авторы исследования.

Большая часть поверхностных вод Земли находится в океанах. Но есть и второй резервуар воды глубоко в недрах Земли, в виде водорода и кислорода, присоединенных к минералам в мантии.

Новое исследование оценивает, сколько воды потенциально может содержать сегодня и сколько воды она могла бы хранить в прошлом.

Полученные результаты показывают, что, поскольку ранняя была более горячей, чем сегодня, ее мантия, возможно, содержала меньше воды, потому что минералы мантии удерживают меньше воды при более высоких температурах. Предполагая, что в настоящее имеет более чем 0,3-0,8 массы океана, более крупный поверхностный океан мог существовать в раннем архее. В то время температура мантии была около 1900-3000 градусов Кельвина, по сравнению с 1600-2600 градусами Кельвина сегодня.

Если бы ранняя Земля имела больший океан, чем сегодня, это могло бы изменить состав ранней атмосферы и уменьшить количество солнечного света, отраженного обратно в космос, считают авторы. Эти факторы повлияли бы на климат и среду обитания, которая поддерживала первую на Земле.

«Иногда легко забыть, что глубинные недра планеты на самом деле важны для того, что происходит с поверхностью», — сказала Ребекка Фишер, физик-минералог из Гарвардского университета и соавтор нового исследования. «Если может удерживать только определенное количество воды, она должна идти куда-то еще, поэтому то, что происходит в тысячах километров под поверхностью, может иметь довольно большие последствия.»

Уровень моря на Земле оставался довольно постоянным в течение последних 541 миллиона лет. Однако оценить уровень моря в более ранние периоды земной истории сложнее, поскольку от архейского эона сохранилось мало свидетельств. В течение геологического времени может перемещаться из поверхностного океана вглубь через тектонику плит, но размер этого потока воды не очень хорошо изучен. Из-за этого недостатка информации ученые предполагали, что размер мирового океана остается постоянным в течение геологического времени.

В новом исследовании ученые разработали модель для оценки общего количества воды, которое потенциально может храниться в мантии Земли, исходя из ее температуры. Они включилю существующие данные о том, сколько воды могут хранить различные минералы мантии, и рассмотрели, какие из минералов могли бы появиться на разных глубинах и в разное в прошлом Земли. Затем исследователи связали эти оценки хранения с объемом поверхностного океана по мере охлаждения Земли.

Это первый случай, когда ученые связали данные физики минералов о хранении воды в мантии с размером океана. Эта связь никогда не поднималась в прошлом.

Новые открытия проливают на то, как глобальный океан мог изменяться с течением времени, и могут помочь ученым лучше понять водные циклы на Земле и других планетах, что может быть ценным для понимания того, где может развиваться жизнь.

-Сегодня выглядит очень холодным и сухим, — говорят исследователи. «Но многие геохимические и геоморфологические данные свидетельствуют о том, что ранний Марс мог содержать некоторое количество воды на поверхности — и даже океан, поэтому существует большой интерес к пониманию круговорота воды на Марсе.»


Junjie Dong et al, Constraining the Volume of Earth’s Early Oceans With a Temperature‐Dependent Mantle Water Storage Capacity Model, AGU Advances (2021). DOI: 10.1029/2020AV000323

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x