Γιατί η Γη εξελίχθηκε σε έναν πλανήτη γεμάτο νερό και ζωή, ενώ άλλοι βραχώδεις κόσμοι του Ηλιακού Συστήματος παρέμειναν άνυδροι και αφιλόξενοι; Το ερώτημα αυτό απασχολεί εδώ και δεκαετίες τη γεωεπιστήμη. Nέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, προσθέτει ένα κρίσιμο κομμάτι στο παζλ, αποκαλύπτοντας ότι τεράστια – και μέχρι σήμερα άγνωστα – αποθέματα νερού μπορεί να βρίσκονται παγιδευμένα χιλιάδες χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια της Γης.
Σύμφωνα με τα ευρήματα, η πρώιμη Γη φαίνεται πως είχε την ικανότητα να συγκρατεί πολύ περισσότερο νερό από ό,τι πιστευόταν μέχρι σήμερα. Τα πετρώματα στα βάθη του πλανήτη ενδέχεται να περιείχαν έως και 100 φορές περισσότερο νερό από προηγούμενες εκτιμήσεις, γεγονός που υποδηλώνει ότι το νερό δεν έφτασε απλώς στην επιφάνεια μέσω αστεροειδών ή κομητών, αλλά «κλείδωσε» από νωρίς στο εσωτερικό της Γης και απελευθερώθηκε σταδιακά με την πάροδο του γεωλογικού χρόνου.
Στο επίκεντρο της μελέτης βρίσκεται ο μπριτζμανίτης, το πιο άφθονο ορυκτό της Γης, το οποίο αποτελεί περίπου το 60% του μανδύα. Σχηματίζεται σε ακραίες συνθήκες θερμότητας και πίεσης, όπως αυτές που επικρατούν σε βάθη εκατοντάδων έως χιλιάδων χιλιομέτρων κάτω από την επιφάνεια.
Ο μανδύας της Γης εκτείνεται έως περίπου 2.890 χιλιόμετρα βάθος, όπου οι θερμοκρασίες μπορεί να ξεπερνούν τους 4.000 βαθμούς Κελσίου και οι πιέσεις να φτάνουν εκατοντάδες χιλιάδες ατμόσφαιρες. Σε αυτό το περιβάλλον, ο μπριτζμανίτης φαίνεται ότι μπορεί να ενσωματώνει υδρογόνο στην κρυσταλλική του δομή, ουσιαστικά «αποθηκεύοντας» νερό σε μοριακό επίπεδο.
Αν οι υπολογισμοί των ερευνητών επιβεβαιωθούν, τότε η μεγαλύτερη δεξαμενή νερού της Γης ίσως να μην είναι ο Ειρηνικός Ωκεανός, αλλά ένας τεράστιος «ωκεανός» θαμμένος περίπου 1.600 χιλιόμετρα κάτω από τα πόδια μας.
Ωκεανός… μάγματος – Ένα ταξίδι στο χρόνο
Για να κατανοήσουν τι συνέβη στα πρώτα στάδια της ιστορίας του πλανήτη, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στην εποχή πριν από περίπου 4,4 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν η Γη καλυπτόταν από έναν παγκόσμιο «ωκεανό» μάγματος. Καθώς αυτός ο ωκεανός ψύχθηκε αργά, το λιωμένο πέτρωμα άρχισε να κρυσταλλώνεται, σχηματίζοντας τα πρώτα στερεά ορυκτά του μανδύα.
Τα μοντέλα της νέας μελέτης δείχνουν ότι ο μπριτζμανίτης σχηματίστηκε νωρίς σε αυτή τη διαδικασία και λειτούργησε σαν ένα μικροσκοπικό σφουγγάρι: απορρόφησε μεγάλες ποσότητες υδρογόνου από το μάγμα, παγιδεύοντας έτσι νερό στο εσωτερικό της Γης. Με αυτόν τον τρόπο, ο κάτω μανδύας εξελίχθηκε σε μια γιγαντιαία δεξαμενή νερού πολύ πριν δημιουργηθούν οι πρώτοι επιφανειακοί ωκεανοί.
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής επιστήμονες από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, χρησιμοποίησε κελιά διαμαντιού που θερμάνθηκαν με λέιζερ, ώστε να προσομοιώσουν πιέσεις άνω των 700.000 ατμοσφαιρών και θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 3.700 Κέλβιν. Πρόκειται για συνθήκες αντίστοιχες με εκείνες του κατώτερου μανδύα της πρώιμης Γης.
Υπό αυτές τις ακραίες συνθήκες, παρατηρήθηκε ότι το νερό δεν παραμένει ως υγρό, αλλά «σπάει» στα συστατικά του και το υδρογόνο ενσωματώνεται στον μπριτζμανίτη. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι και η ικανότητα του ορυκτού να συγκρατεί νερό – σε αντίθεση με παλαιότερες εκτιμήσεις που θεωρούσαν τον μπριτζμανίτη σχεδόν «ξηρό».
Το νερό που παγιδεύτηκε στα βάθη της Γης δεν έμεινε απαραίτητα εκεί για πάντα. Ακόμα και σήμερα, οι τεκτονικές πλάκες μεταφέρουν νερό προς το εσωτερικό του πλανήτη μέσω της υποβύθισης, ενώ ηφαιστειακές διεργασίες και ανοδικά μανδυακά ρεύματα μπορούν να το επαναφέρουν στην επιφάνεια.
Με άλλα λόγια, ο κύκλος του νερού δεν περιορίζεται στην ατμόσφαιρα, τους ωκεανούς και τα ποτάμια, αλλά εκτείνεται και στα βαθύτερα στρώματα της Γης. Αυτή η βαθιά «ανακύκλωση» μπορεί να συνέβαλε καθοριστικά στη σταθεροποίηση του κλίματος και στη μακροχρόνια διατήρηση υγρών ωκεανών στην επιφάνεια.
