تشير دراسات جديدة إلى أن الوشاح العميق للأرض، وهو الطبقة الصخرية الساخنة الموجودة أسفله، كان يخزن في السابق ما يكفي من الماء في الصخور ليعادل محيطًا واحدًا، بحسب تقرير لموقع "Earth".ومن خلال ضغط العينات وتسخينها في ظروف الوشاح العميق، تتبع العلماء في قوانغتشو بالصين كيفية انتقال الماء إلى المعادن، خلال بدايات الأرض المنصهرة.الوشاح الصخري العميق للأرضوبالفعل، أجرى البحث البروفيسور زيكسيو دو وفريقه في معهد قوانغتشو للكيمياء الجيولوجية، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (GIGCAS)، بدراسة المياه الموجودة في الوشاح العميق للأرض.

وخلال ملايين السنين الأولى للأرض، قال العلماء إنه "من المحتمل أن تكون التأثيرات العملاقة قد خلفت محيطًا عالميًا من الصهارة، وهو طبقة عميقة من الصخور المنصهرة".وعلى السطح، كان من الممكن أن يغلي أي ماء مبكر في الفضاء، لذلك تساءل العلماء منذ فترة طويلة عن كيفية عودة هذه الكمية من الماء لاحقًا.وأشارت دراسات سابقة إلى أن "الوشاح السفلي للأرض يحتوي على كمية قليلة من الماء مقارنة بمنطقة الانتقال، وهي الطبقة الواقعة بين الوشاح العلوي والسفلي". وشاح الأرض يخفي المياه القديمة

وعثر علماء الكيمياء الجيولوجية على تلميحات للمياه العميقة القديمة في نظائر الهيدروجين لبعض عينات الحمم البركانية، التي اندلعت من جزيرة بافن وأيسلندا. ويبدو أن هذه الحمم البركانية تستغل خزانًا عميقًا ظل معزولًا لمليارات السنين، مما يشير إلى أن المياه المبكرة لم تتسرب بالكامل أبدًا.وحتى كميات صغيرة من الماء داخل معادن الوشاح، يمكن أن تعمل على تليينها، وخفض نقاط انصهارها، وتغيير طريقة دوران الحرارة والمواد، بحسب الدراسة.ولتجاوز التخمينات الواسعة، شرعت مجموعة دو في القياس المباشر لكيفية انقسام المياه، بين بلورات الوشاح العميقة والصخور المنصهرة المحيطة بها.الصخور التي تخزن المياه

وفي أعماق الوشاح السفلي، يهيمن البريدجمانيت على الصخور، وهو شكل عالي الضغط من سيليكات المغنيسيوم يملأ جزءًا كبيرًا من باطن الأرض.ولقد زعم العديد من الخبراء ذات مرة، أن "البريدجمانيت لا يستطيع إذابة سوى كميات ضئيلة من الماء"، لذلك تعاملوا مع الوشاح السفلي العميق على أنه جاف تقريبًا.وللتحقق من هذه الفكرة، ركزت الدراسة الجديدة على معامل التقسيم، وهو رقم يصف كيف يفضل الماء البلورات على الصخور المنصهرة، وأشارت النتائج إلى أن"تقسيم الماء إلى بريدجمانيت يتعزز بقوة عن طريق زيادة درجة الحرارة".إعادة تعزيز ظروف الوشاح الأرضي

وللوصول إلى ضغوط الوشاح العميق، استخدم الفريق خلية سندان الماس، وهو جهاز يضغط العينات بين الماس المتقابل.وباستخدام الليزر، قام الباحثون بتسخين العينات إلى درجات حرارة تقترب من 4100 درجة مئوية، وهو ما يقارب ظروف الوشاح السفلي في الدراسة الجديدة.وأظهر لهم تتبع درجة الحرارة عبر كل نقطة ساخنة متوهجة متى وصلت البلورات والذوبان إلى التوازن، وهو أمر ضروري لقياسات التقسيم الموثوقة.ومن خلال تغيير الضغط والمدة، قام الفريق بأخذ عينات من الظروف من أعلى الوشاح السفلي نزولًا، نحو الأعماق القريبة من حدود الوشاح الأساسي.قياس المياه المحاصرة

وبمجرد أن بردت العينات، لجأ الفريق إلى أدوات التحليل الدقيق المتقدمة لمعرفة كمية الماء التي امتصتها كل بلورة صغيرة بالضبط.واستخدم الباحثون جهاز "NanoSIMS"، وهو مطياف كتلة لرسم خرائط العناصر على مقياس الميكرون، لقياس كمية الماء في البريدجمانيت والمذابات المتزامنة. ولقد قام الباحثون بدمج هذه البيانات مع حيود الإلكترون ثلاثي الأبعاد المبرد والتصوير المقطعي للمسبار الذري، لتصور مكان وجود الهيدروجين داخل كل شبكة بلورية.وأظهرت هذه الطرق أن الماء يذوب هيكليًا داخل البريدجمانيت بدلًا من الاختباء في فقاعات منفصلة أو عيوب واضحة.الماء في الوشاح العميق

ومع ارتفاع درجات الحرارة في التجارب، انتقل المزيد من الماء إلى بلورات البريدجمانيت، وبالتالي ارتفع معامل التقسيم بدلًا من البقاء صغيرًا.وباستخدام هذه القيم في نموذج محيط الصهارة، وجد الباحثون أن الوشاح السفلي يمكن أن يحتفظ بما يعادل نحو 0.08 إلى 1 من مياه المحيط.وفي هذا النموذج، يصبح الوشاح السفلي العميق أكبر خزان للمياه على الأرض، وأكبر من المنطقة الانتقالية والوشاح العلوي.واعتمادًا على محتوى الماء، تشير عمليات المحاكاة التي أجروها إلى أن هذا الخزان العميق يمكن أن يحتوي على مياه أكثر بخمس إلى 100 مرة مما تسمح به النماذج القديمة.مخزن مياه بحجم المحيط

وتقول إحدى المراجعات أن وشاح الأرض يمكنه تخزين كتل المياه المحيطية، حيث يساعد الدوران في الحفاظ على استقرار المحيطات على مدى مليارات السنين.وتشير الحسابات الجديدة إلى أن الكثير من هذه القدرة تم ملؤها في وقت مبكر، حيث تبلور محيط الصهارة وحبس المياه في طبقات متراكمة.ومع مرور الوقت، ربما أدت الصفائح التكتونية إلى جلب المزيد من المياه إلى الأسفل، مما أدى إلى دمج خزان المحيط الصخري في التبادل المستمر بين الوشاح والمحيط.وأشار عالم البترول مايكل والتر في تعليق له إلى أن "تتبع كيفية دخول الماء إلى المعادن يوضح سبب دعم دورة المياه على الأرض لسطح صالح للسكن". الماء يحرك حركة اللوحة

ويؤدي الماء الموجود في صخور الوشاح إلى خفض درجة انصهارها ولزوجتها، مما يسهل تدفق الصخور وتكوين الذوبان الجزئي.وكان من شأن الوشاح العميق الأكثر رطوبة، أن يشجع تكتونية الصفائح، والحركة البطيئة للصفائح السطحية الصلبة، عن طريق إضعاف الحدود بينها.ومع تخزين المياه الإضافية في العمق، من المحتمل أن يتغير نمط دوران الوشاح، مما يؤثر على مكان ارتفاع المواد الساخنة وغرق المواد الباردة.وعلى مدى ملايين السنين، من المحتمل أن الحمل الحراري للوشاح، وهو دوران الصخور الساخنة الصاعدة والباردة الغارقة، أعاد الماء إلى السطح.القصة الطويلة عن قابلية السكن

وتشير الدراسات النظيرية لبعض الصخور البركانية، إلى أن جزءًا من الوشاح العميق للأرض لا يزال يحمل الماء، الذي يحمل توقيعًا بدائيًا يشبه الشمس.وإذا كان الخزان الذي تم تصميمه حديثًا قد تشكل أثناء تبريد محيط الصهارة، فإنه يوفر مكانًا طبيعيًا للاختباء لتلك المياه المبكرة التي تم الحصول عليها من السديم.وتظهر النماذج التي تشمل المياه العميقة أن التبريد، وإطلاق الغاز البركاني، وحجم المحيط، تتطور معًا بدلاً من السير على مسارات منفصلة. ومن المثير للدهشة أن خزان الوشاح النموذجي يحتوي على كمية من المياه تعادل تقديرات الوشاح الحالي، مما يشير إلى أن ميزانية المياه على الأرض كانت ثابتة منذ فترة طويلة.لم يكن وشاح الأرض جافًا دائمًا

وعلى مدى سنوات، تم تفسير تجارب الفيزياء المعدنية والقرائن الجيوفيزيائية غير المباشرة على أنها دليل على أن الوشاح السفلي، الذي يهيمن عليه البريدجمانيت، كان جافًا تقريبًا. وتتحدى القياسات الجديدة هذا الافتراض، من خلال إظهار أنه عند درجات الحرارة ذات الصلة بمحيط الصهارة، يرحب البريدجمانيت بالمياه في البنية البلورية.وهذا لا يعني أن الوشاح السفلي اليوم مغمور بالمياه، ولكنه يعني أن تاريخه ربما كان أكثر رطوبة مما كان يعتقد.وسيحتاج العمل المستقبلي إلى قياس تقسيم المياه عند درجات حرارة أكثر برودة وواقعية، لمعرفة مقدار هذا الخزان الذي نجا من تبريد الوشاح.الماء داخل الكواكب الصخرية

إن فكرة أن المعادن العميقة قادرة على حبس المزيد من الماء في درجات حرارة عالية، قد تنطبق على تشكل الكواكب خارج الأرض، بما في ذلك الكواكب الصخرية العملاقة.وعلى مثل هذه الكواكب، قد يتم تخزين الكثير من الماء داخل الوشاح، مما يترك القليل على السطح حتى مع وجود مخزون كبير.وإن معرفة كيفية تصرف المعادن مثل البريدجمانيت، تساعد علماء الفلك في الحكم على ما إذا كان الكوكب الصخري ذو المياه السطحية المتواضعة، قد يخفي خزانات داخلية كبيرة.وفي الوقت الحالي، تشير الأدلة من باطن الأرض إلى أن مياه الوشاح العميقة المدفونة ربما كانت حيوية للحفاظ على المحيطات والسطح المستقر.(ترجمات)۔

هذا المحتوى مقدم من قناة المشهد