ذخیره‌سازی عظیم آب در اعماق زمین؛ راز نزدیک به هسته زمین!

پژوهشگران شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهد ممکن است مقادیر زیادی آب در اعماق زمین، تا عمق ۲۹۰۰ کیلومتری زیر سطح زمین، درون مواد معدنی ذخیره شده باشد. به گزارش انتخاب و به نقل از ساینس الرت؛ این آب به صورت یک اقیانوس زیرزمینی وجود ندارد، بلکه در ساختار برخی مواد معدنی و سنگ‌های اعماق زمین به دام افتاده است. یافته‌های جدید می‌تواند درک دانشمندان از چرخه آب و چگونگی حرکت آن در اعماق زمین را دگرگون کند.

آب در نزدیکی مرز هسته و گوشته پایینی زمین از عمق حدود ۶۶۰ تا ۲۹۰۰ کیلومتری زیر سطح زمین وجود دارد. بیشتر مواد معدنی رایج در این بخش، مانند بریجمنایت و فروپریکلاز، تقریباً خشک هستند و توانایی زیادی برای ذخیره آب ندارند. اما پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد که ممکن است گروه دیگری از مواد معدنی در نزدیکی مرز میان گوشته و هسته خارجی مایع زمین بتوانند مقدار قابل توجهی آب را در خود نگه دارند. این منطقه پیش‌تر نیز به دلیل وجود نواحی مرموزی که امواج لرزه‌ای در آن‌ها با سرعت بسیار پایینی حرکت می‌کنند، مورد توجه دانشمندان بوده است.

برای بررسی این احتمال، پژوهشگران شرایط بسیار شدید اعماق زمین را در آزمایشگاه بازسازی کردند. آن‌ها نمونه‌های بسیار کوچکی از مواد را بین دو نوک الماس قرار دادند و با استفاده از لیزر، آن‌ها را تحت فشار و دمای بسیار بالا قرار دادند. در این آزمایش‌ها، دو نوع هیدروکسید آهن که پیش از این ناشناخته بودند، شناسایی شد: Fe₅O₁₂Hₓ و Fe₇O₁₂Hₓ. این مواد می‌توانند در شرایط اعماق زمین پایدار بمانند و مقدار زیادی آب را در ساختار خود ذخیره کنند.

نکته جالب این است که حتی زمانی که مقدار آب موجود در مواد اولیه آزمایش کمتر از ۰.۱ درصد بود، همین مقدار اندک هیدروژن برای تشکیل و پایدار ماندن این مواد معدنی کافی بود. پژوهشگران می‌گویند این مواد علاوه بر توانایی نگهداری آب، چگالی بیشتری نسبت به سنگ‌های اطراف دارند. بنابراین ممکن است در اوایل تاریخ زمین، هنگام سرد شدن و جامد شدن مواد مذاب اولیه، شکل گرفته و سپس به سمت مرز هسته و گوشته فرورفته باشند.

این آب احتمالاً برای همیشه در اعماق زمین باقی نمی‌ماند. با حرکت مواد در چرخه گردش گوشته به سمت بالا، فشار کاهش پیدا می‌کند و ممکن است این مواد معدنی ناپایدار شوند و آب ذخیره‌شده خود را آزاد کنند. بخشی از این آب می‌تواند از طریق ستون‌های گوشته و فعالیت‌های آتشفشانی به تدریج به سمت سطح زمین بازگردد. این یافته همچنین می‌تواند معمایی قدیمی درباره ماده معدنی موسوم به «فاز H» را توضیح دهد. دانشمندان پیش‌تر این ماده را در آزمایش‌های فشار بالا مشاهده کرده بودند و اکنون احتمال می‌دهند که وجود مقدار بسیار کمی هیدروژن یا رطوبت در آزمایش‌های قبلی، در شکل‌گیری آن نقش داشته باشد.

با وجود اهمیت این کشف، هنوز پرسش‌های زیادی بی‌پاسخ مانده است. دانشمندان دقیقاً نمی‌دانند این مواد معدنی چه مقدار آب می‌توانند در خود ذخیره کنند یا زمانی که به مرز هسته و گوشته می‌رسند، چه اتفاقی برای آب ذخیره‌شده می‌افتد. همچنین مشخص نیست این آب با چه سرعتی و طی چه بازه زمانی می‌تواند دوباره به بخش‌های بالاتر زمین و در نهایت سطح آن برسد. از سوی دیگر، آزمایش‌های انجام‌شده به‌طور مستقیم ثابت نمی‌کنند که این مواد معدنی در اعماق زمین وجود دارند؛ بلکه نشان می‌دهند که از نظر فیزیکی و شیمیایی می‌توانند در شرایط اعماق زمین پایدار بمانند. با این حال، این کشف نشان می‌دهد که چرخه آب زمین ممکن است بسیار عمیق‌تر از آن چیزی باشد که پیش‌تر تصور می‌شد و حتی تا نزدیکی مرز هسته زمین ادامه داشته باشد.