브라질 진흙에서 뽑은 수백 개의 자갈 크기의 다이아몬드가 노스 웨스턴 대학교의 금고 안에 앉아 있습니다. 어떤 사람들에게는 가치가 없을 수도 있습니다. 노스 웨스턴의 광물 학자 인 Steve Jacobsen은“그들은 폭행을당했습니다. "그들은 세탁기를 통과 한 것처럼 보입니다." 많은 사람들이 보석상의 꿈의 깨끗한 보석과는 거리가 멀고 어둡거나 노란색입니다.
그러나 Jacobsen과 같은 연구원들에게, 이러한 결정질 탄소 조각은 다이아몬드 자체가 아니라 내부에 잠긴 것들을 위해 소중한 것입니다.
이 미네랄 반점은 현미경에서도 볼 수 없을 정도로 너무 작습니다. 지구의 도달 할 수없는 내부를 엿볼 수 있습니다. 2014 년에 연구원들은이 미네랄에 내장 된 무언가를 뿌렸다.
실제 물 방울, 심지어 H 2의 분자가 아닙니다. 미네랄 자체의 결정 구조에 매립 된 성분, 수소 및 산소의 성분. 이 수문 광물은 젖지 않습니다. 그러나 녹을 때 물이 흘러 나옵니다. 이 발견은 물이 풍부한 미네랄이 410 ~ 660km 사이의 깊은 곳에서 존재한다는 첫 번째 직접적인 증거였으며, 전이 구역이라는 지역에서 상부와 하부 맨틀 사이에 끼워져 있습니다.
.그 이후로 과학자들은 물에 대한 더 큰 증거를 발견했습니다. 3 월에 한 팀이 실제 물이 들어있는 지구의 맨틀에서 다이아몬드를 발견했다고 발표했습니다. 지진 데이터는 또한 지구 내부의 많은 부분에 물 친화적 인 미네랄을 매핑했습니다. 일부 과학자들은 이제 거대한 물의 저수지가 우리의 발 아래까지 숨어있을 수 있다고 주장합니다. 우리가 지구의 모든 지표수를 하나의 바다로 간주하고 지하의 바다가 몇 개있는 것으로 판명되면 과학자들이 지구의 내부를 어떻게 생각하는지 변화시킬 것입니다. 그러나 그것은 또한 또 다른 질문을 제기합니다. 모두 어디에서 왔을까요?
물 세계
물이 없으면 생명이 존재하지 않을 것입니다. 오늘날 우리가 익숙한 살아있는 역동적 인 행성도 마찬가지입니다. 물은 판 구조론에서 필수적인 역할을하며 화산을 유발하며 상부 맨틀의 일부가 더 자유롭게 흐르도록 도와줍니다. 그럼에도 불구하고 대부분의 맨틀은 비교적 건조합니다. 예를 들어, 상단 맨틀은 주로 물을 많이 저장할 수없는 올리 빈 (Olivine)이라는 미네랄로 만들어졌습니다.
그러나 410km 미만의 전이 영역에서 고온과 압력은 올리 빈을 Wadsleyite라는 새로운 결정 구성으로 짜냅니다. 1987 년 콜로라도 대학교의 광물 학자 인 조 스미스 (Joe Smyth)는 와드 슬리 라이트의 결정 구조가 틈새에 시달릴 것이라는 것을 깨달았습니다. 이러한 갭은 수소 원자에 완벽하게 맞는 것으로 나타 났으며, 이는 이러한 결함으로 껴안고 이미 광물에있는 인접한 산소 원자와 결합 할 수 있습니다. Smyth가 발견 한 Wadsleyite는 잠재적으로 많은 수소를 잡아서 물이 녹을 때 물을 생산하는 수문 광물로 바꿀 수 있습니다. Smyth와 같은 과학자의 경우 수소는 물을 의미합니다.
전이 구역에서 더 깊은 Wadsleyite는 링 우드 라이트가됩니다. 그리고 실험실에서 Jacobsen (1990 년대 Smyth의 대학원생)은 전환 구역의 극단적 인 조건을 모방하기 위해 링 우드 라이트의 비트를 짜고 열을 짜 었습니다. Wadsleyite와 Ringwoodite와 비슷한 실험을 수행하는 연구자들은 전이 구역 에서이 미네랄이 무게의 1 ~ 3 %를 물에 담을 수 있음을 발견했습니다. 전이 구역이 지구 질량의 약 7 %를 차지하는 대략 250 킬로미터 두께의 껍질이라는 점을 고려할 때 (비교하면, 지각은 1 %에 불과 함) 지구의 바다의 물을 여러 배나 포함 할 수 있습니다.
.그러나 이러한 실험은 물 용량 만 측정합니다. Ohio State University의 지구 물리학자인 Wendy Panero는“스폰지가 얼마나 젖은지를 측정 한 것이 아니라 스폰지가 얼마나 많이 보유 할 수 있는지 측정 한 것입니다.
연구원들은 실험실에서 자란 링 우드 라이트 만 시험 할 수 있었기 때문에 실험은 반드시 현실적이지 않았다. 몇 개의 운석 외에도 아무도 자연에서 링 우드 라이트를 본 적이 없습니다. 즉, 2014 년까지.
단서
축구 팬들이 2014 년 월드컵을 위해 브라질에 수렴하는 동안 소규모 지질 학자 그룹은 브라질리아에서 서쪽으로 거의 2,000km 떨어진 도시인 Juína 주변의 농지로 향했습니다. 그들은 지역 강에서 패닝 된 다이아몬드를 사냥하고있었습니다.
맨틀의 열과 고압에서 다이아몬드가 형성되므로 비트의 미네랄을 가두겠습니다. 다이아몬드는 너무 힘들고 단단하기 때문에 화산 폭발을 통해 표면으로 폭발 할 때이 맨틀 미네랄을 보존합니다.
연구원들은 가장 얼룩덜룩 한 미네랄로 채워진 결정 중 천 개 이상을 샀습니다. 과학자 중 한 명인 그레이엄 피어슨 (Graham Pearson)은 앨버타 대학교 (University of Alberta)의 실험실로 수백을 가져갔습니다. 그뿐만 아니라 수학적 링 우드 라이트 였는데, 이는 물이 포함되어 있음을 의미했습니다.
뉴 멕시코 대학의 지진 학자 브랜든 슈만트 (Brandon Schmandt)는“이것은 타당성 측면에서 중요한 발견입니다. 처음으로 과학자들은 전이 구역의 샘플을 가지고 있었고 수화되었습니다. "전환 구역의 다른 부분도 수화된다고 생각하는 것은 분명히 미쳤습니다."
.그러나 그는“하나의 결정이 전체 전이 영역의 평균을 나타내고 있다고 생각하는 것은 조금 미친 일이다”고 덧붙였다. 다이아몬드는 결국 특정 조건에서만 형성 되며이 샘플은 독창적 인 물 장소에서 나올 수 있습니다. .
Schmandt는 광범위한 수화 링 우드 라이트가 얼마나 널리 퍼져있을 수 있는지 확인하기 위해 Schmandt는 Jacobsen 및 다른 사람들과 협력하여 지진파를 사용하여 매핑했습니다. 대류로 인해, 수화 링 우드 라이트는 가라 앉을 수 있으며, 전이 영역 아래로 떨어질 때, 상승 압력이 물이 튀어 나와 미네랄이 녹게됩니다. 맨틀 재료가 내려 오는 전이 영역 바로 아래에서,이 용융 미네랄 풀은 갑자기 느리게 지진파를 만들 수 있습니다. 북아메리카의 지진 속도를 측정함으로써 연구원들은 실제로 그러한 수영장이 전환 구역 아래에서 흔한 것으로 나타났습니다. 유럽 알프스에서 지진파를 측정하는 또 다른 연구는 비슷한 패턴을 발견했습니다.
라스 베이거스 네바다 대학교의 광물 학자 인 올리버 트 슈너 (Oliver Tschauner)가 이끄는 팀이 실제 물 얼음 조각을 포함하는 다이아몬드를 발견했을 때 풍부한 맨틀 워터는 3 월에 또 다른 부스트를 얻었습니다. o 맨틀에서. 샘플은 유비쿼터스 저장소의 존재보다 다이아몬드를 형성 한 습한 조건에 대해 더 많이 말할 수 있습니다. 그러나 남아프리카와 중국의 다양한 지역 에서이 물 (Ice-VII)이라는이 물이 발견 되었기 때문에 비교적 널리 퍼져있는 것으로 판명 될 수 있습니다.
카네기 과학 연구소의 지질학자인 Steve Shirey는“지금부터 몇 년 후, 우리는 ICE-VII가 훨씬 더 일반적이라는 것을 알게 될 것입니다. "이것은 우리에게 수학적 링 우드 라이트가 우리에게 말하는 것과 같은 이야기를 가지고 있다고 말하고 있습니다."
그러나 맨틀이 물로 가득 찬 이야기라면, 절벽 행거는 우리 모두가 어떻게 그곳에 도착했는지 궁금해합니다.
수분 기원
표준 이야기에 따르면 지구의 물이 수입되었습니다. 행성이 형성된 태양 주변의 지역은 물과 같은 휘발성 화합물이 응축하기에는 너무 뜨거웠다. 따라서 초기 지구는 건조 해져서 먼 태양계의 물이 풍부한 몸체가 지구에 충돌하여 물을 표면으로 전달 한 후에 만 젖어 있습니다. 이들 중 대부분은 혜성이 아니라 오히려 탄소 질 연골이라고 불리는 소행성이었으며, 이는 수중 중량으로 최대 20 %까지 링 우드 라이트와 같은 수소 형태로 보관할 수 있습니다.
.그러나 전환 구역에 물이 큰 비축량이 있다면 물의 기원에 대한이 이야기는 바뀌어야 할 것입니다. 전환 구역이 무게의 1 %를 물에 보관할 수 있다면 (중간 정도의 추정치) Jacobsen은 전 세계 바다의 두 배를 포함 할 것이라고 말했다. 낮은 맨틀은 훨씬 건조하지만 방대한 양입니다. 그것은 전 세계의 모든 바다에 해당 할 수 있습니다 (다시). 빵 껍질에도 물이 있습니다. Jacobsen은 섭입이 표면에서 많은 물을 표면에서 통합하는 데 지구의 나이보다 훨씬 오래 걸릴 것이라고 Jacobsen은 말했다.
그렇다면 적어도 지구의 내부 물 중 일부는 항상 여기에 있었을 것입니다. 초기 태양계의 열에도 불구하고, 일부 이론에 따르면 물 분자는 지구를 형성하기 위해 합쳐진 먼지 입자에 붙어있을 수 있습니다.
그러나 맨틀의 총 물량은 매우 불확실한 수치입니다. 슈만트 (Schmandt)와 다른 사람들에 따르면 맨틀 (Mantle)은 세계 바다보다 물의 절반 만 보유 할 수있다.
맨틀은 하이 엔드에서 바다에서 물의 2 ~ 3 배를 담을 수있었습니다. 그 이상이 많으면 젊은 지구의 추가 열로 인해 맨틀이 대륙 판을 골절하기에는 너무 물고 콧물을 만들었을 것입니다. 오늘날의 판 구조론은 결코 시작되지 않았을 것입니다. Yale University의 지구 물리학 자 Jun Korenaga는“표면에 물이 많이 있다면 훌륭합니다. "맨틀에 물이 많이 있다면 좋지 않습니다."
그러나 많은 불확실성이 남아 있습니다. 큰 물음표 중 하나는 하단 맨틀로, 극심한 압력이 링 우드 라이트로 바뀌면 물을 많이 보유 할 수 없습니다. 그러나 최근의 연구에 따르면 Phase D와 Phase H라고 불리는 새로운 수심 미네랄이 존재한다고 제안합니다. 정확히이 미네랄이 어떤지, 그리고 그들이 저장할 수있는 물의 양은 여전히 열린 질문으로 남아 있다고 Panero는 말했다. "그것은 광범위한 질문이기 때문에 맨틀의 수분 함량은 토론을 위해 열려 있다고 생각합니다."
.지구의 내부 물 저장을 측정하는 것은 쉽지 않습니다. Korenaga는 유망한 방법 중 하나는 맨틀의 전기 전도성을 측정하는 것이라고 말했다. 그러나 이러한 기술은 아직 지진파를 사용하는 것만 큼 발전되지 않았습니다. 지진파는 지구의 내부를 전 세계적으로 볼 수 있지만 그림이 항상 명확하지는 않습니다. 신호는 미묘하며 연구자들은 Ringwoodite 및 Wadsleyite 대신보다 정확한 데이터와보다 현실적인 맨틀 재료의 특성을 더 잘 이해해야합니다. 이 두 미네랄은 전이 구역의 약 60 %를 차지하며 나머지는 다른 미네랄과 화합물의 복잡한 혼합입니다.
수문 광물로 더 많은 다이아몬드를 찾는 것도 도움이 될 것입니다. Jacobsen의 실험실에서 그 직업은 대학원생 Michelle Wenz에게 떨어집니다. 각 다이아몬드마다 Argonne National Laboratory에서 강력한 엑스레이를 사용하여 모든 미네랄 스펙의 위치를 매핑하며 그 중 6 개가있을 수 있습니다. 그런 다음 미네랄을 식별하기 위해 각 비트에 엑스레이를 폭파하고 광선이 결정 구조에서 어떻게 흩어져 있는지 측정합니다. 브라질에서 온 실험실의 수백 마리의 다이아몬드 중 그녀는 약 60 명을 겪었습니다. 아직 물이 없습니다.
그녀는 물이든 아니든, 깊은 곳 에서이 캡슐은 여전히 놀랍습니다. "각각은 매우 독특합니다"라고 그녀는 말했습니다. "그들은 눈송이와 매우 흡사합니다."
수정 :이 기사는 2018 년 7 월 11 일에 개정 된 오류를 수정하기 위해 개정되었습니다. 바다가 아닌 맨틀은 바다에서 물의 양을 2 ~ 3 배로 수용 할 수 있습니다.
