Gefunden! Verborgene Ozean tief im Erdmantel eingesperrt


Tief in den felsigen Erdmantel liegt Oceans im Wert von Wasser eingesperrt in einer Art von Mineral namens Ringwoodite, eine neue Studie belegt.

Die Ergebnisse der Studie helfen Wissenschaftler verstehen der Erde Wasserkreislauf und wie Plattentektonik bewegt Wasser zwischen der Oberfläche des Planeten und innere Stauseen, sagen Forscher.

Der Erdmantel ist heiß, felsigen Schicht zwischen Kern und Kruste des Planeten. Wissenschaftler haben lange vermutet, dass der Mantel des sogenannten Übergangszone, die zwischen den oberen und unteren Mantel Schichten 255 bis 410 Meilen (410 bis 660 Kilometer) unterhalb der Erdoberfläche sitzt, Wasser gefangen in seltenen Mineralien enthalten könnte. Allerdings hat direkten Beweis für dieses Wasser bis jetzt gefehlt. [Siehe Bilder von wasserreichen Ringwoodite und Erde Schichten]

Um festzustellen, ob die Wechselzone wirklich ein tiefes Reservoir für Wasser ist, Forscher führte Experimente auf wasserreichen Ringwoodite, analysiert Erdbebenwellen durch den Mantel unter den Vereinigten Staaten reisen, und numerische Modellen studiert. Sie entdeckten, dass nach unten fließenden Mantel Material schmelzen ist, wie es die Grenze zwischen der Wechselzone und die untere Schicht des Mantels überschreitet.

"Wenn wir sehen diese schmelzen, dann muss es dieses Wasser in der Wechselzone sein," sagte Brandon Schmandt, ein Seismologe an der University of New Mexico und Co-Autor der neuen Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Science (12 Juni) heute. "Die Übergangszone kann eine Menge Wasser zu halten, und könnte die gleiche Menge an H2O [Wasser] als Ozeane der Welt." (Schmelzen ist eine Möglichkeit der Befreiung von Wasser, das unter Bedingungen im unteren Erdmantel instabil ist, sagte der Forscher.)

Mineral Wasser-reich

Ringwoodite ist eine seltene Art von Mineral, das aus Olivin unter sehr hohe Drücke und Temperaturen, wie z. B. die Anwesenden in der Mantelzone Übergang bildet. Laborstudien haben gezeigt, dass das Mineral Wasser enthalten kann, die nicht als Flüssigkeit, Eis oder Dampf vorhanden ist; Stattdessen ist es in der molekularen Struktur der Ringwoodite als Hydroxid-Ionen (gebundenen Sauerstoff und Wasserstoff-Atome) gefangen.

Im März entdeckte eine weitere Forschergruppe eine ungewöhnliche Diamant aus dem Erdmantel, die wasserhaltigen Ringwoodite ummantelt. Obwohl die Suche die Übergangszone kann eine Menge Wasser enthalten vorgeschlagen, es war das erste und nur Ringwoodite Exemplar aus dem Erdmantel Wissenschaftler haben jemals analysierten (alle anderen Proben wurden im Labor hergestellt oder in Meteoriten gefunden), und möglicherweise nicht repräsentativ für andere Mantel Ringwoodite. [Shine On: Fotos von schillernden Mineralstufen]

"Recht jetzt, wir sind eins-zu-eins, weil dieser Ringwoodite einige H2O drin hatte, aber wir wussten nicht, ob es normal war," sagte Schmandt Leben Wissenschaft. Also machte Schmandt und Geophysiker Steven Jacobsen der Northwestern University in Illinois um Beobachtungen zu testen, ob andere Mantel Ringwoodite auch Wasser enthält.

Die Forscher wussten, dass die Kristallstruktur des Ringwoodite ermöglicht die Übergangszone Wasser, aber diese Strukturänderungen zu halten, wenn das Material über die Grenze in den unteren Mantel (aufgrund der zunehmenden Druck und hoher Temperatur) verschiebt. Da die Struktur der Mineralien im unteren Erdmantel trap kann nicht Wasser Weg Ringwoodite kann, Schmandt und Jacobsen mit Gründen versehenen Felsen schmelzen würde, als sie aus der Wechselzone auf dem unteren Mantel floss. "Schmelzen nur ein Mechanismus, der das Wasser loszuwerden", sagte Schmandt.

Um diese Hypothese zu testen, durchgeführt Jacobsen und seine Kollegen Laborexperimenten zu simulieren, was passieren würde, um die Zone Ringwoodite Übergang, wie es tiefer in die Erde reist. Sie synthetisiert wasserhaltigen Ringwoodite und neu die Temperaturen und drücke, die es in der Übergangszone erleben würde, durch Erhitzen es mit Lasern und komprimieren es zwischen harten, Amboß-wie Diamanten.

Mit ihrem Setup, erhöht sie dann langsam die Temperatur und Druck, die Bedingungen in den unteren Mantel zu imitieren. Die Ringwoodite verwandelt sich in ein anderes Mineral genannt Silikat Perowskit und Transmissions-Elektronenmikroskopie zeigten, dass das Mineral Silikat Schmelze um einzelne Kristalle von Perowskit enthalten.

"Was sagt uns, dass ist ähnlich hydratisiert Ringwoodite in der Wechselzone, die nach unten gezogen wird, um die Schmelze zu produzieren erwarten würde," sagte Schmandt. "Da Schmelze wie seismische Wellen ändert zu verbreiten, das ist ein Ziel, das ich für [mit Seismometern] jagen kann."

Suche nach der Schmelze

Mit Earthscope USArray, ein Netzwerk von tragbaren Seismometer in den Vereinigten Staaten analysiert Schmandt seismische Wellen, wie sie an den unteren Mantel aus der Wechselzone übergeben. Er fand die Wellen verlangsamt, da sie gekreuzt in den unteren Mantel, was darauf hindeutet, dass Schmelze in die Begrenzung vorhanden war. Wichtig ist, ist der Rückgang der seismischen Geschwindigkeit nicht überall geschehen – Modelle zeigten die Welle Geschwindigkeit verringert nur wo Material nach unten aus der Wechselzone auf dem unteren Mantel, wie die Forscher vorhergesagt floss. [Infografik: höchste Berg der Erde, seine tiefsten Ozeangraben]

Die Schmelze in die Grenze wahrscheinlich produziert, dann fließt nach oben, nach Mineralien, die das Wasser halten können Schmandt sagte zurück, fügte hinzu, dass dieser Mechanismus erlaubt es die Übergangszone stabiler Wasserspeicher.

"[Studie] bietet kritische experimentelle Unterstützung für die wichtige Rolle die Wechselzone bei der Kontrolle der schmelzenden Verhalten und Flussmittel von Wasserstoff in den Tiefen der Erde," Graham Pearson, ein Mantel Geochemiker an der University of Alberta, an den Arbeiten beteiligt war, erzählte Leben Wissenschaft in einer e-Mail.

Anna Kelbert, Geophysiker an der Oregon State University, der ebenfalls an der Studie beteiligt war vermerkt, dass Wissenschaftler zahlreiche Ansätze früher haben um zu suchen Beweise der Erde innen Wasser-Reservoir, aber dies das erste Mal, die Forscher suchten haben nach Hinweisen des Stausees ist durch die Konzentration auf das mögliche Wasser-induzierte schmelzen an der Unterseite der Übergangszone. "Es bietet eine wichtige interdisziplinäre Perspektive auf dieses Problem", sagte Kelbert. "Es hat erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis für das Verhalten der abtauchenden Platten tief im Erdmantel und auf unser Verständnis der [] Allgemeine Haushalt/Wasserverteilung auf der Erde."

Schmandt hofft jetzt seismische Daten aus anderen Bereichen rund um den Globus zu analysieren und sehen, wie häufig Mantel schmelzen ist. Dadurch könnten Forscher zu sehen, ob es ist etwas Besonderes über die Geschichte der Subduktion des Mantels unter Nordamerika, oder wie die Erdplatten unter einander im Laufe der Zeit verschoben haben.

Die neuen Erkenntnisse helfen auch Wissenschaftler Wasserkreislauf der Erde besser zu verstehen. "Das Oberflächenwasser haben wir jetzt kamen aus Entgasung von geschmolzenem Gestein. Es kam von den ursprünglichen Rock-Zutaten der Erde", sagte Schmandt. "Wie viel Wasser ist immer noch im Inneren der Erde heute relativ zur Oberfläche?"

Folgen Sie Joseph Castro on Twitter . Folgen Sie uns @livescience, Facebook & Google +. Ursprünglich veröffentlicht am Leben Wissenschaft.

Verwandte Artikel

Aktualisierte Sub könnte Reach 98 Prozent des Ozeans tief

SAN FRANCISCO A U.S. Navy-prozentige u-Boot, die befindet sich eine verlorene Wasserstoffbombe und erkundet das Wrack der Titanic bekommt eine Verjüngungskur $ 40 Millionen, tiefer als je zuvor zu gehen. Aber das wichtigste erste: einige innen renovieren...

Verborgene Ozean auf Saturns eisigen Mond Enceladus gefunden könnte potenziell Leben unterstützen

Der Saturnmond Enceladus birgt einen großen Ozean aus flüssigem Wasser unter seiner Eiskruste, die möglicherweise in der Lage, Leben zu unterstützen, wie wir es kennen, berichtet eine neue Studie. Das Meer Wasser auf Enceladus ist ungefähr 6 Meilen (10 Ki...

In Fotos: Ozean unter der Erdoberfläche verborgen

Wissenschaftler fanden nun Beweise für die Ozeane im Wert von Wasser eingesperrt in einem Mineral namens Ringwoodite, die tief in der Erde Gesteinsmantel lauern. Der Mantel liegt zwischen der Erdkruste (an der Oberfläche) und seine tiefen Kern. [Lesen Sie...

Schwimmende Erdbebenvorrichtungen Peer tief unter dem Meeresboden

SAN FRANCISCO – Die großen zwei Drittel unseres Planeten, der von Wasser bedeckt ist ist für uns weitgehend unsichtbar. Aber jetzt, versuchen Forscher, die Bereiche der Tiefsee und darüber hinaus mit seismische Ausrüstung zuzuordnen. Die Idee, hier b...

Der Erde größte Tiefe Erdbeben immer noch ein Rätsel

Es wird bestätigt: die größten Tiefe Erdbeben überhaupt notiert geschah im Mai vor der Küste Russlands. Aber diese massive Temblor ist immer noch ein Rätsel für die Wissenschaftler. Größe-8.3 Erdbeben ereignete sich am 24. Mai 2013, im Ochotskischen Meer,...

Wie salzig Alien Ozeane des Planeten Fähigkeit, Pflegefamilien Leben beeinflussen können

Eine neue Computersimulation zeigt, dass fremde Welten mit super salzig Ozeane möglicherweise noch gastfreundlich zu Leben als bei uns – ein Befund, der die Suche nach außerirdischem Leben beeinflussen könnten. Forscher am Zentrum für Ozean und atmos...

Mikroskopisch kleine Kreaturen Ozean Vielfalt Spiel gewinnen

Die Meere sind mit einer reichen Vielfalt des Lebens, von denen ein Großteil mit dem bloßen Auge nicht sichtbar ist, nach der ersten weltweiten marine Volkszählung, die jemals durchgeführt wimmelt. Mehr als 1 Milliarde Arten von Mikroben leben im Oze...

Meeresboden Vulkanschlot nahe der Antarktis gefunden

Ein Forschungsschiff Abschleppen eine Unterwasser-Kamera hat ein Vulkanschlot im südlichen Ozean nördlich der Antarktis entdeckt. Diese Öffnung unterscheidet sich von "klassischen" Hydrothermalquellen, kälter, obwohl höher als die umliegenden Me...

Die 5 am meisten mind-blowing Dinge, die unter Wasser gefunden werden kann

Erforschung der tiefen über Tauchen oder Freitauchen ist eines jener Dinge, die wirklich cool in der Theorie scheint. Dann Sie schwimmen in einem Pool für 36 Stunden, um den Stausee, den überflutete Stadt hatte Sie gehört, und entdecken Sie eine Reihe von...

Des Meeres Tiefe und Volumen aufgedeckt

Der Weltmeere gehören zu den geheimnisvollsten Orte auf dem Planeten, aber Wissenschaftler haben jetzt zumindest herausgefunden, wie tief die Ozeane sind und gerade wie viel Wasser sie halten. Eine Gruppe von Wissenschaftlern verwendet, Satellitenmessunge...

Höhe des Himalaya, die nichts im Vergleich zu Tiefe ihrer Wurzeln

UPDATE: Das Papier im Zusammenhang mit dieser Forschung wurde von der Zeitschrift Geologie zurückgezogen. Der folgende Artikel bleibt wie ursprünglich veröffentlicht, aber nicht mehr als gültig angesehen werden sollte. Eine epische Kollision zwischen zwei...

Tiefe des Himalaya Berg Wurzeln offenbart

Eine epische Kollision zwischen zwei alten Kontinenten schob den Himalayabis Fom der Erdoberfläche. So viel ist bekannt, aber eine neue Studie zeigtwie tief die unsichtbare Trümmer Untergrund eingedrungen. Weitläufige Teile der Kruste der Erde – die felsi...

6 lächerlich Wissenschaft Mythen, die Sie im Kindergarten gelernt

Gleich um die Zeit, die wir lernen, beginnen die Möglichkeiten dieser wundervollen Welt um uns herum in Frage zu stellen, packen unsere Eltern uns auf Schulbusse morgens, weil, wer zum Teufel Zeit für diese widerlichen Fragen hat? Lassen Sie die Profis di...

Foto-Timeline: Wie die Erde gebildet

Nehmen Sie eine Tour durch die faszinierende geologische Aufzeichnung die wichtigsten Meilensteine in der Erde hinterließ 4,5 Milliarden Jahre. Hier konzentrieren wir uns auf die Ereignisse, die die Oberfläche des Planeten, wie riesige Auswirkungen und di...