Na velikim dubinama pod zemljom vrlo je vruće, a pritisak raste - vrag je gori od onoga što je Dante opisao. No, odnedavno su znanstvenici počeli sumnjati da u ovom paklu postoji nešto što nitko nije očekivao da će tamo pronaći - voda. I to u velikim količinama: na dubini od četiristo kilometara podzemne vode ima deset puta više nego u oceanima na Zemlji.
Ali ova voda ne teče i ne prska. Postoji u obliku kapljica, ponekad nekoliko ili čak jedna molekula ugrađena u kristalnu rešetku minerala. Ali upravo ta voda može rasvijetliti neke neriješene misterije o podrijetlu Zemlje, o grandioznim vulkanskim erupcijama rijekama lave.
Mnogo je različitih aluzija na postojanje ove "skrivene" vode. Prva je nedovoljna količina vode na našem planetu u odnosu na meteorite. Znanstvenici su razmišljali o ovoj misteriji dugi niz godina.
Prema Thomasu Ahrensu, geofizičaru s Kalifornijskog tehnološkog instituta u Pasadeni, možete procijeniti koliko je vode bilo u Sunčevom sustavu u ranoj mladosti ako analizirate sastav meteorita koji su do nas došli iz tih dalekih dana. Sadrže oko tri posto vode, a na Zemlji sadrži male dijelove postotka (ukupne mase). Postavlja se prirodno pitanje: kamo je nestala sva ta voda?
Mnogi znanstvenici vjeruju da ju je ubrzo nakon formiranja Zemlje pogodilo nebesko tijelo veličine Marsa. Izbacio je značajan dio mase od koje je nastao mjesec, oduzeo našem planetu atmosferu, a istovremeno i veći dio vode. Ali postoje naznake da nešto ostaje duboko u Zemlji.
Prvo je sadržaj izotopa helij-3 i helij-4 u izdancima lave iz vulkana. Helij-4 nastaje kao rezultat radioaktivnog raspada, a helij-3 je ostao od prvih trenutaka rođenja Svemira. Prema Ahrensu, helij-3 izlazi iz dubokih stijena, puno je hlapljiviji od vode. Ako u dubinama Zemlje ima helija-3, tada je sasvim moguće da ima i vode. "Helij-3 daje nam jasne dokaze da Zemlja sadrži različite tvari unutar svojih stijena", naglašava Arens.
Drugi su kimberliti, stijene obogaćene željezom i magnezijem, koje iz njezina plašta izlaze na površinu Zemlje uskim kanalima. S njima uzgajaju dijamante koji se mogu pojaviti samo na dubini od najmanje 180 kilometara. Oni također putuju duž ovih cijevi i stijena sličnih tinjcu, koje dovode puno vode prema gore.
Promotivni video:
Stephen Haggerty sa Sveučilišta američke države Massachusetts otkrio je da kimberliti nose mineral zvan majorit, koji nastaje na dubinama od 300 do 670 kilometara. I odatle dovode vodu, a 670 kilometara je granica između gornjeg i donjeg plašta.
Seizmički podaci također svjedoče o vodi: voda usporava brzinu zvuka koji prolazi kroz stijene. To je upravo ono što geolozi vide - seizmički valovi neobjašnjivo polako prolaze kroz plašt. Sve do kraja osamdesetih godina prošlog stoljeća vjerovalo se da je unutrašnjost Zemlje dovoljno suha. Općenito prihvaćeno stajalište bilo je da ispod površine može biti vode, ali ne dublje od 200 kilometara, nadalje se jednostavno nema gdje sakriti. Stijene su prevruće da sadrže vodu.
Proboj se dogodio na Sveučilištu u Koloradu kada je Joseph Smith proučavao mineral zvan Wadsleyite. Sastoji se od silicija, magnezija i kisika, a prema znanstvenicima se nalazi na dubini od 400 do 700 kilometara ispod površine Zemlje. Naravno, znanstvenici ne mogu gledati takvu dubinu i istraživati mineral u prirodnim uvjetima. Stvaraju im "paklenu" toplinu i pritisak u svojim laboratorijima. Wadsleyite se proučava od 1960. godine, ali u suhom obliku. Smith je otkrio da je otkrio njegovo neobično svojstvo - čak i kada se zagrije iznad sto stupnjeva, zadržava vodu.
1987. skupina australskih istraživača pod vodstvom Teda Ringwooda otkrila je da nekoliko drugih minerala može sadržavati vodu pri visokim temperaturama i pritiscima. Jay Bass sa Sveučilišta Illinois primijetio je: "Odjednom smo shvatili da ispod Zemlje postoje oceani i oceani vode." Procjenjuje se da wadsleyite može sadržavati 3,3% vode. Ne zvuči baš impresivno, ali ispod Zemlje može biti ponor wadsleyita. Prema Smithu, na dubini od 400-500 kilometara može biti šezdeset posto wadsleyite-a, a onda će nam jadnih 3,3% vode u njemu dati deset Zemljinih oceana vode, o čemu smo raspravljali na početku.
Dan Frost, geolog iz geofizičkog laboratorija u Washingtonu, vjeruje da bi vode moglo biti još više. Njegovo osoblje procjenjuje da staklasti materijali lave mogu sadržavati do petsto dijelova na milijun vode. A ovo je još trideset oceana. Glavni je problem što znanstvenici dobivaju sve informacije o mineralima plašta iz njegovog gornjeg sloja. Slijedi ekstrapolacija da je cijeli plašt jednoličan.
Potraga se nastavila, a 1997. godine skupina koju je predvodio Smith pronašla je wadsleyite-II, još jedan mineral koji nosi vodu i koji se ne raspada čak ni duboko u plaštu. Pa ipak, to su samo hipoteze o tome kako će se minerali ponašati u podzemnim uvjetima.
Prisutnost vode unutra može uvelike utjecati na događaje poput pojave novih otoka i masivnih erupcija vulkanske lave. Oboje su primjeri "žarišta" koja, prema znanstvenicima, predstavljaju izdanke rastopljene lave na površinu. Prije se mislilo da lava izlazi na površinu zbog porasta vrućih mjehurića, ali nikada nije razmatrana mogućnost da proces isparavanja tekućine bude uzrok porasta.
Glavni prigovori protivnika podzemnih oceana jednostavni su i razumljivi: pod utjecajem visokih temperatura voda mora ispariti. Ali eksperiment donosi sve više dokaza u korist pristaša podzemnih voda. Guust Nolet iz Princetona otkrio je da su seizmičke brzine neočekivano spore u tektonskom štitu ispod srednje Europe. To je stari kontinent i sastoji se od hladnih, gustih stijena, gdje ništa ne bi trebalo dovesti do smanjenja brzine seizmičkih valova. Nolet vjeruje da je duboka voda jedino moguće objašnjenje.
Hipoteza o podvodnim oceanima tek se rodila, a znanstvenici je još nisu pretočili u kategoriju pouzdane teorije. Jedno od najnovijih područja istraživanja pokušaj je shvatiti prolazi li voda s površine u dubine Zemlje i koliki dio odatle izlazi. Nolet posebno vjeruje da se područje pod Europom neprestano napaja vodom s površine. U tijeku su zanimljivi izračuni kako podzemne vode mogu utjecati na stanje atmosfere, efekt staklenika, sadašnju i buduću klimu.
Aleksandar Semjonov
