På store dyp under jorden er det veldig varmt, og trykket vokser - helvete er verre enn det Dante beskrev. Men nylig har forskere begynt å mistenke at det er noe i dette helvete som ingen forventet å finne der - vann. Og i store mengder: på fire hundre kilometer dybde er underjordisk vann ti ganger mer enn i havene på jorden.
Men dette vannet strømmer ikke eller spruter. Den eksisterer i form av dråper, noen ganger flere eller til og med et enkelt molekyl innebygd i krystallgitteret av mineraler. Men det er dette vannet som kan kaste lys over noen uløste mysterier om jordens opprinnelse, om de store utbruddene av vulkaner med lavaelver.
Det er mange forskjellige hentydninger til eksistensen av dette "skjulte" vannet. Den første er den utilstrekkelige mengden vann på planeten vår sammenlignet med meteoritter. Forskere har grublet på dette mysteriet i mange år.
I følge Thomas Ahrens, en geofysiker ved California Institute of Technology i Pasadena, kan du anslå hvor mye vann det var i solsystemet i sin tidlige ungdom hvis du analyserer sammensetningen av meteoritter som har kommet ned til oss fra de fjerne dager. De inneholder omtrent tre prosent vann, og på jorden er det små brøkdeler av en prosent (av den totale massen). Et naturlig spørsmål oppstår: hvor gikk alt dette vannet?
Mange forskere mener at den snart etter jordens dannelse ble rammet av en himmellegeme på størrelse med Mars. Den slo ut en betydelig del av massen som Månen ble dannet av, fratok atmosfæren vår og samtidig det meste av vannet. Men det er indikasjoner på at noe forblir dypt i jorden.
Den første er innholdet av isotoper helium-3 og helium-4 i lavauthegninger fra vulkaner. Helium-4 dannes som et resultat av radioaktivt forfall, og helium-3 forble fra de første øyeblikkene av universets fødsel. I følge Ahrens kommer helium-3 ut av dype bergarter, det er mye mer flyktig enn vann. Hvis det er helium-3 i jordens dyp, er det ganske mulig at det også er vann. "Helium-3 gir oss klare bevis for at jorden inneholder forskjellige stoffer i bergartene," understreker Arens.
Den andre er kimberlitter, bergarter beriket med jern og magnesium, som kommer til jordoverflaten fra kappen gjennom smale kanaler. De løfter diamanter med seg, som bare kan forekomme på dybder på minst 180 kilometer. De beveger seg også langs disse rørene og steinene som ligner på glimmer, som bringer mye vann oppover.
Kampanjevideo:
Stephen Haggerty ved University of the American State of Massachusetts oppdaget at kimberlites bærer opp et mineral som kalles majorite, som dannes på dybder på 300 til 670 kilometer. Og derfra tar de med vann, og 670 kilometer er grensen mellom øvre og nedre kappe.
Seismiske data vitner også om vann: vann senker hastigheten på lyden som går gjennom bergarter. Dette er akkurat hva geologer ser - seismiske bølger går uforklarlig sakte gjennom kappen. Fram til slutten av åttitallet i forrige århundre ble det antatt at innsiden av jorden var tørr nok. Det generelt aksepterte synspunktet var at det kan være vann under overflaten, men ikke dypere enn 200 kilometer, det er rett og slett ingen steder å skjule det. Bergartene er for varme til å inneholde vann.
Gjennombruddet kom ved University of Colorado da Joseph Smith studerte et mineral som heter Wadsleyite. Den består av silisium, magnesium og oksygen og ligger ifølge forskere på en dybde på 400 til 700 kilometer under jordens overflate. Naturligvis kan forskere ikke se på en slik dybde og utforske mineralet under naturlige forhold. De skaper en "helvete" varme og press for dem i laboratoriene sine. Wadsleyite har blitt studert siden 1960, men i tørr form. Smiths oppdagelse var at han oppdaget dens uvanlige egenskap - selv når den er oppvarmet over hundre grader, holder den vann.
I 1987 oppdaget en gruppe australske forskere ledet av Ted Ringwood at flere andre mineraler kan inneholde vann ved høye temperaturer og trykk. Jay Bass fra University of Illinois bemerket: "Plutselig skjønte vi at det er hav og hav med vann under jorden." Det anslås at wadsleyite kan inneholde 3,3% vann. Det høres ikke veldig imponerende ut, men det kan være en wadsleyite avgrunn under jorden. I følge Smith kan det på en dybde på 400-500 kilometer være seksti prosent wadsleyite, og da vil en beskjeden 3,3% av vannet i den gi oss ti av jordens vannhav, som ble diskutert i begynnelsen.
Dan Frost, geolog ved Washington Geophysical Laboratory, mener det kan bli enda mer vann. Hans stab anslår at glassholdige lavamaterialer kan inneholde opptil fem hundre deler per million vann. Og det er tretti hav til. Hovedproblemet er at forskere får all informasjon om mineralens kappe fra det øvre laget. Deretter kommer ekstrapolasjonen at hele kappen er ensartet.
Søket fortsatte, og i 1997 fant en gruppe ledet av Smith wadsleyite-II, et annet vannbærende mineral som ikke brytes ned engang dypt i kappen. Og likevel er dette bare hypoteser om hvordan mineraler vil oppføre seg under underjordiske forhold.
Tilstedeværelsen av vann inni kan i stor grad påvirke hendelser som fremveksten av nye øyer og massive utbrudd av vulkansk lava. Begge er eksempler på "hot spots", som ifølge forskere representerer utspring av smeltet lava til overflaten. Tidligere ble det antatt at lava skulle komme til overflaten på grunn av økningen av varme bobler, men muligheten for at prosessen med fordampning av væske kan være årsaken til økningen ble aldri vurdert.
Hovedinnvendelsene til motstanderne av underjordiske hav er enkle og forståelige: under påvirkning av høye temperaturer må vann fordampe. Men eksperimentet gir mer og mer bevis til fordel for tilhengere av grunnvann. Guust Nolet fra Princeton oppdaget at seismiske hastigheter var uventet sakte i det tektoniske skjoldet under Sentral-Europa. Dette er et gammelt kontinent og består av kalde, tette bergarter, der ingenting skal føre til en reduksjon i hastigheten på seismiske bølger. Nolet mener at dypt vann er den eneste mulige forklaringen.
Hypotesen om hav under vann ble nettopp født, og forskere har ennå ikke oversatt den til kategorien pålitelig teori. Et av de siste forskningsområdene er et forsøk på å forstå om vann går fra overflaten til jordens dyp og hvor mye av det kommer ut derfra. Spesielt mener Nolet at området under Europa stadig mates av vann fra overflaten. Det er interessante beregninger på gang om hvordan grunnvann kan påvirke atmosfærens tilstand, drivhuseffekten, det nåværende og fremtidige klimaet.
Alexander Semyonov
