گزارش گروهی از دانشمندان یک کریستال میکروسکوپی از جنس ماده‌ای معدنی که پیش از این در سنگ‌های زمینی مشاهده نشده بوده است، سر نخ‌هایی از حضور مقادیر بسیار زیاد آب در اعماق گوشته‌ی زمین دارد.
این کشف از الماسی با وزن کمتر از یک دهم گرم در برزیل حاصل شده است. مطالعات بیشتر روی این نمونه می‌تواند به سوال همیشگی ما در مورد منشأ آب زمین پاسخ دهد.
به گفته‌ی Graham Pearson ژئوشیمیدان دانشگاه آلبرتا در ادمونتون و نویسنده‌ی اول مقاله‌ی این کشف، بیشتر الماس‌ها در عمق ۱۵۰ تا ۲۰۰ کیلومتر تشکیل می‌شوند، اما الماس‌های فوق‌العاده عمیق متعلق به ناحیه‌ای از گوشته به نام ناحیه‌ی انتقال هستند که در عمق ۴۱۰ تا ۶۶۰ کیلومتری از سطح زمین است.
می‌توان از ناخالصی‌های موجود در الماس‌های فوق عمیق به عنوان پروب‌هایی برای مطالعه‌ی مناطقی که سنگ‌ها در آنها تشکیل شده‌اند استفاده کرد و تشخیص داد که در این اعماق چه مواد معدنی حضور دارند. مواد معدنی خاصی دارای ساختار کریستال هستند که تنها در فشار یا دمای بالا ایجاد می‌شوند و بسیاری از آنها با حذف فشار بالا و یا کاهش دما ساختار خود را تغییر می-دهند. به همین دلیل هنگامی که چرخه‌ی گوشته سنگ‌ها را به سمت سطح زمین می‌آورد، برخی مواد معدنی که در اعماق زیاد تشکیل شده بودند در این حالت قابل دسترسی نیستند. اما اگر این مواد معدنی درون الماس‌ها به دام بیفتند، به شکل فشرده‌ی اصلی خود باقی می‌مانند. به گفته‌ی Pearson این الماس‌های با فشار بالا پنجره‌ای به اعماق زمین هستند.
وی و همکارانش یکی از این الماس‌ها با وزن ۰.۰۹ گرم را که از منطقه‌ی Juina برزیل کشف شده بود مورد بررسی قرار دادند. آنها در حین بررسی ناخالصی‌های داخل این الماس از طریق یک روش پخش نور به نام طیف سنجی رامان به چیزی غیر معمول برخوردند: یک دانه‌ی ۴۰ میکرومتری به نام ringwoodite، شکلی فشار بالا از olivine، ماده‌ی معدنی تشکیل دهنده‌ی بخش بزرگی از گوشته‌ی بالایی. پیش از این ringwoodite تنها در شهاب سنگ‌ها و یا از طریق سنتز آزمایشگاهی قابل دسترسی بوده است.
Ringwoodite
در نظریه‌ی کانی شناسی و یافته‌های لرزه نگاری مدت‌ها پیش عنوان شده بود که ringwoodite جزیی اصلی در ناحیه‌ی انتقال است و یافته‌های جدید این موضوع را تأیید می‌کنند. به گفته‌ی Hans Keepler متخصص ژئوفیزیک دانشگاه Bayreuth آلمان ایده‌ی ما از چگونگی ایجاد گوشته صحیح است.
برخلاف دیگر اشکال olivine که بهتر بررسی شده‌اند، ringwoodite می‌تواند مقدار قابل توجهی آب درون خود نگه دارد. به همین دلیل نمونه‌ی مورد بررسی می‌توانست پاسخ این سوال را بدهد: چه میزان آب می‌تواند در ناحیه‌ی انتقال وجود داشته باشد. با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تیم Pearson یافتند که این ringwoodite بسیار کوچک حدود یک درصد وزنی آب دارد. ممکن است این مقدار قابل توجه به نظر نرسد، اما اگر میزان ringwoodite موجود در ناحیه‌ی انتقال را در نظر بگیریم. مقدار آب موجود در آن می‌تواند به اندازه‌ی آب تمام اقیانوس‌های سطح زمین باشد.
اما به گفته‌ی Norm Sleep متخصص ژئوفیزیک دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا، محتویات آب یک تک‌کریستال نمی‌تواند ایده‌ی مناسبی از کل این ناحیه به ما بدهد. الماس‌ها توسط یک نوع غیر معمول از فعالیت‌های آتشفشانی تولید می‌شوند که معمولاً همراه با سنگ‌های پر از آب است. او این وضعیت را مشابه حالتی می‌داند که شخصی قطعه‌ای طلا در منطقه‌ای بیابد. منطقی نیست که وی با یافتن این تکه به این نتیجه برسد تمام تکه سنگ‌های این منطقه حاوی طلا هستند.
Pearson نیز با این مسئله موافق است. مطالعات از راه دور گوشته نتایج متناقضی را حاصل داشته‌اند و بیان می‌کنند که ممکن است آب در ناحیه‌ی انتقال به صورت پراکنده وجود داشته باشد. در نتیجه ممکن است نمونه‌ی یافته شده مربوط به یکی از این مناطق پر از آب پراکنده بوده باشد.
دو تئوری در مورد منشأ آب گوشته وجود دارند. تئوری اول این است که آب اقیانوس‌ها به دلیل فرورانش سنگ‌های کف دریا توسط صفحات تکتونیکی به اعماق زمین منتقل شده‌اند. در تئوری دوم عقیده بر این است که لایه‌های عمیق‌تر زمین هنوز حاوی آبی هستند که بخشی از مواد تشکیل دهنده‌ی زمین بوده است.
به گفته‌ی Humberto Campins محقق سیارک‌ها در دانشگاه مرکزی فلوریدا در اورلاندو اگر آب این منطقه از زمان تشکیل کره‌ی زمین وجود داشته است، نسبت دوتریوم به هیدروژن معمولی در آن می‌تواند با آنچه امروزه در دریاهاست تفاوت داشته باشد و بیشتر شبیه به ترکیب آب اولیه‌ی زمین باشد. در این صورت این نسبت می‌تواند سر نخ‌هایی از اینکه آیا این آب از سیارک‌ها یا دنباله‌دارها منشأ گرفته است به ما بدهد.
به نظر Pearson بررسی نسبت ایزوتوپ‌های هیدروژن مفید خواهد بود، اما تاکنون تیم وی تمایلی به انجام چنین تست‌های مخربی روی تنها نمونه‌ی موجود از ringwoodite گوشته نشان نداده‌اند. وی می‌گوید: «ما باید به کاری که قصد داریم روی این نمونه‌ی بسیار کوچک ۴۰ میکرومتری انجام دهیم خوب فکر کنیم. زیرا با این ابعاد تنها می‌توانیم یک یا دو آزمایش شناسایی روی آن انجام دهیم.»
منبع:
Nature
منابع مفید: