Kai buvau vaikas, mokykloje mokė, kad visas Žemės vanduo yra paviršiuje – vandenynuose, upėse, ledynuose ir požeminiuose sluoksniuose. Tai atrodė logiška ir baigta. Bet prieš kelerius metus geofizikai paskelbė atradimą, kuris tą paprastą schemą apvertė aukštyn kojomis.
Šeši šimtai šešiasdešimt kilometrų po mūsų kojomis, mantijos pereinamojoje zonoje, aptiktas vandens rezervuaras, kurio tūris gali viršyti visų paviršiaus vandenynų tūrį. Ir jis ten slypi ne kaip ežeras ar jūra – o kaip vandenilis, įstrigęs mineralų kristalinėje struktūroje.
Kaip vanduo patenka taip giliai
Viskas prasideda vandenyno dugne. Kai senos tektoninės plokštės leidžiasi po kitomis – procesas, vadinamas subdukcija – jos neša su savimi vandenį. Ne kaip skystį, o kaip molekules, įsiterpusias į olivino struktūrą – dominuojantį vandenyninės plutos mineralą.
Olivinas veikia kaip molekulinis konvejeris: jo kristalinė gardelė sugeria vandens molekules ir perkelia jas gilyn. Tik seniausios ir greičiausiai judančios plokštės tai daro efektyviai – jaunesnės neturi reikiamų termodinaminių sąlygų.
Per milijonus metų šis procesas sukaupia milžiniškus vandens kiekius 410–660 km gylyje – mantijos pereinamojoje zonoje, kur vandenilį turintys mineralai kaupiasi ir išlieka izoliuoti geologinius laikotarpius.
Įrodymai, kurie verčia tikėti
Tiesiogiai pasiekti šį gylį technologiškai neįmanoma – nei vienas gręžinys net nesiartina prie tokio gylio. Bet netiesiogiai įrodymų yra pakankamai, kad mokslo bendruomenė tai priimtų rimtai.
Seisminių bangų anomalijos – bangos, praeidamos per mantijos ribines zonas, elgiasi kitaip, nei turėtų sausame uolienoje. Jų greičio pokyčiai sutampa su tuo, ką tikėtumėtės rasti hidratuotame olivine.
Laboratoriniai eksperimentai, atkuriantys ekstremalų mantijos slėgį ir temperatūrą, patvirtina, kad vandenilis tikrai gali įsiterpti į kristalines struktūras tokiomis sąlygomis.
Europos tyrėjai dokumentavo, kaip skirtingo amžiaus plokštės perneša skirtingus vandens kiekius – tai atitinka teorinius modelius.
Mineralų fazių pokyčiai tose gylėse rodo hidroksilo turinčius požymius – cheminį vandens pėdsaką, kuris patvirtina jo buvimą.
Nė vienas iš šių įrodymų atskirai nebūtų pakankamas. Bet kai seismologija, eksperimentinė mineralogija ir plokščių dinamika rodo tą patį – mokslininkai nebegali to ignoruoti.
Kodėl tai keičia viską, ką žinojome
Jei šis rezervuaras toks didelis, kaip rodo duomenys – tai reiškia, kad paviršiaus vandenynai yra tik dalis Žemės vandens atsargų. Globalų hidrologinį ciklą reikia perbraižyti. Plokščių tektonikos modelius – perkalibruoti. Klimato raidos prognozes – papildyti nauju kintamuoju.
Tai svarbu ne tik geologams. Supratimas, kiek vandens slepia Žemės gelmės, keičia mūsų žinias apie tai, kaip susiformavo planetos Saulės sistemoje – ir kur dar gali slypėti vanduo. Jei Žemė po savimi slepia tokį kiekį – kas slypi po Marsu, Europa ar Enceladumi?
Mokslininkai pripažįsta, kad tikslus rezervuaro tūris, pasiskirstymas ir dinaminis elgesys vis dar nežinomi. Tam reikės pažangesnės seisminės tomografijos, spektroskopijos metodų ir naujų laboratorinių eksperimentų. Bet kryptis aiški – ir tai, ką jau žinome, pakanka, kad perrašytume vadovėlius.
Kiek dar tokių dalykų slypi po mūsų kojomis – ir mes net neįtariame?
