Det kan høres ut som noe fra forfatteren Jules Vernes populære 1800-talls science fiction, «Reisen til Jordas indre».
En gruppe forskere fra USA, Italia og Tyskland har nå funnet rikelig med vann i små mineralkorn inne i en diamant.
Diamanten kommer fra et sted hele 660 kilometer inne i jordkloden.
Studien er publisert i tidsskriftet Nature Geoscience – og i en pressemelding som følger studien, så heter det at vannmengdene i dette området langt der nede kan være hele seks ganger så store som i alle verdenshavene til sammen.
forskning.no har spurt geologiprofessor Reidar Trønnes ved Universitetet i Oslo om dette kan stemme.
Han er skeptisk.
Diamanter i jordas indre
Geologer vet ennå lite om hva som skjuler seg inne i jordkloden vår. Men kunnskapen vokser stadig.
Blant annet vet vi nå at diamanter blir til dypt nede i jordas indre.
Noen ganger blir noen få av disse diamantene brakt opp til jordoverflaten. Det skjer gjennom eksplosive vulkanutbrudd.
Diamantene følger med den smeltede steinen hele veien opp fra jordas indre.
Botswana-diamanten
Diamanten fra landet Botswana i det sørlige Afrika som forskerne nå har undersøkt grundig, ble altså dannet 660 kilometer nede under jordoverflaten.
Det spesielle med denne diamanten er at den har i seg et mineral, som igjen inneholder vann. Eller rettere sagt de to grunnstoffene hydrogen og oksygen, som skal til for å lage vann.
Denne illustrasjonen viser inndelingen av jordkloden. Helt ytterst ligger jordskorpa. Lengst inn er kjernen. Botswana-diamanten med de vannholdige mineralene, ble dannet nær grensen mellom overgangssonen og den nedre mantelen, 660 kilometer nede i dypet. Legg merke til havbunnsplaten. Det er disse platene som forskerne mener tar med seg vannet ned i mantelen. Det store strømningsmønsteret i jordkloden med havbunn som forsvinner ned og varm stein som kommer opp igjen, ser du også.(Illustrasjon: R.G. Trønnes/CEED)
Jordklodens tre deler
Jordkloden vår kan grovt deles i tre deler: Først kommer den tynne jordskorpa. Innenfor der ligger mantelen. Innerst er Jordas kjerne.
Mantelen består av stein. Men høyt trykk og høy varme gjør at mineralene her kan bli omkrystallisert og deformert. Slik kan stein i mantelen flyte sakte omkring, akkurat som isen i en isbre.
Mantelen deles inn i tre deler:
Øvre mantel begynner på 30 til 100 kilometers dybde og fortsetter ned til 410 kilometer. Her er temperaturen ca. 1500 grader. Hovedmineralene er olivin og pyroksen.
Mantelens overgangssone mellom 410 og 660 kilometers dyp domineres av wadsleyitt og granat over 520 kilometers dyp, og ringwooditt og granat i den nederste delen. Her når temperaturen 1600 grader.
Nedre mantel med hovedmineralene bridgmanitt og ferroperiklas strekker seg fra 660 kilometer og ned til 2.900 kilometer. Nederst i mantelen når temperaturen opp i cirka 3500 grader.
Bunnen av verdenshavene synker ned i jordas indre
Jordskorpa består av store havbunnsplater og kontinentplater.
Kontinentskorpa vi rusler rundt på er gjerne mellom 30 og 50 kilometer tykk.
Skorpa under havbunnen er gjerne bare 6-7 kilometer tykk, altså mye tynnere. Havbunnen er til gjengjeld tyngre.
Annonse
De tunge havbunnplatene trekkes ut mot sidene av verdenshavene. Der synker de ned i jordas mantel, i en prosess som kalles subduksjon (se illustrasjonen over).
Denne evige prosessen gjør at det finnes lite havbunn på jorda som er mer enn 200 millioner år gammel, mens bergarter i kontinentene kan være 4 milliarder år gamle. Altså nesten like gamle som jorda selv.
Ny vulkansk havbunnsskorpe kommer hele tiden opp fra en sprekk ute på bunnen av verdenshavene.
Og når havbunnsplatene synker nedover mot jordas indre, ja så følger vann og karbonater med inne i mineralene.
Slik kan det bli vann inne i jorda.
Et enormt hav var det som møtte hovedpersonene da de kom fram i «Reisen til Jordens indre». Franskmannen Jules Verne er blitt kalt science fiction-literaturens «far».(Bilde fra boka som kom i 1864.)
Seks ganger mengden vann i verdenshavene
I dag mener geologer at havbunnsplatene synker helt ned til bunnen av jordas mantel – så langt ned som til 2.900 kilometers dyp (se illustrasjonen over).
På veien ned dit mister de mesteparten av vannet sitt. Det skjer i den øverste delen av mantelen.
Det bidrar til mye av den vulkanismen vi opplever.
Mange havbunnsplater stagnerer midlertidig nær overgangen til den nedre mantelen, på 600-700 kilometers dyp. Der vil også mye av det resterende vannet bli frigjort, fordi hovedmineralet bridgmanitt i den nedre mantelen kan inneholde svært lite vann.
Mineralet ringwooditt – som finnes i overgangssonen mellom øvre og nedre mantel – kan derimot inneholde mye vann. Opptil 2-3 vektprosent.
Her er det teoretisk sett plass til seks ganger vannmengden i verdenshavene.
Annonse
– Vi visste imidlertid ikke om det faktisk er så mye vann der, sier professor Frank Brenker ved Goethe-universitetet i en pressemelding.
Diamanten fra Botswana som ble til på 660 kilometers dyp inne i jordkloden. Den kan nå ha gitt forskere svar om alt vannet som kanskje ligger dypt nede i jordas mantel.(Foto: Tingting Gu, Gemological Institute of America)
Diamanten som ga svar
Diamanter dannes altså under veldig stort trykk nede i jordas mantel.
Diamanten fra Botswana som forskergruppen nå har undersøkt, kommer fra 660 kilometers dyp, altså nettopp fra grensen til den nedre mantelen. Der det kan finnes mye vann.
Bare 1 prosent av alle kjente diamanter i verden er blitt lagd nede på superdyp som dette.
Det helt spesielle med akkurat denne diamanten, er at den også har mye av bergarten ringwooditt inni seg.
Og det er altså i denne ringwooditten at forskerne har funnet et høyt vanninnhold.
– Dette viser at overgangssonen ikke er en tørr svamp. Men at den i stedet holder store mengder vann, sier Frank Brenker i pressemeldingen.
– Det bringer oss ett skritt nærmere Jules Vernes idé om et hav inne i jorden.
– Forskjellen er at det ikke er hav der nede, men vannholdig stein.
Mineralet olivin finnes det store mengder av i jordas øvre mantel. Ved 410 kilometers dyp går olivin over til å bli wadsleyitt. Ved enda høyere trykk på 520 kilometers dyp går wadsleyitt over til å bli ringwooditt – som kan inneholde mye vann. Fram til for få år siden hadde ingen sett ekte ringwooditt. Bildet viser en syntetisk (kunstig lagd) ringwooditt.(Foto: Jasperox/Wikimedia)
Endelig bevis
Dette er ikke den aller første gangen at forskere finner vannholdig ringwooditt inne i diamanter. Et lignende funn fra Brasil, publisert i 2014, ble omtalt i forskning.no.
Annonse
Diamanten som ble funnet i 2014, gjorde at forskere for aller første gang fikk se ekte ringwooditt fra dypt ned i jorda, hvor det altså er et veldig vanlig mineral.
Men det er først med denne nye diamanten fra 660 kilometer under Afrika at Brenker og kollegene har funnet ringwooditt som de mener gir en klar indikasjon på at det kan finnes store mengder vann langt nede i jordas indre.
– Ikke overbevist
Professor Reidar Trønnes leder en forskergruppe ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk (CEED) på Universitetet i Oslo. Gruppen studerer jordas indre.
Geologiprofessoren ved UiO er skeptisk til den nye studien.
– Det er umulig å trekke slutninger om vanninnholdet i jordas indre fra det man finner i innesluttede mineraler i en enkelt diamant, sier Trønnes til forskning.no.
– Dette vanninnholdet reflekterer bare det området der diamanten og mineralene som er innesluttet i diamanten, kommer i fra.
Kan virkelig en liten diamant fortelle så mye?
Trønnes påpeker at det fortsatt er mange uløste spørsmål når det kommer til vann nede i jordas mantel.
– Vi har fortsatt bare begrenset kunnskap om dette.
Det finnes i tillegg andre studier som peker i en helt annen retning enn Nature-studien gjort av de amerikanske, italienske og tyske forskerne.
– Det har allerede vært kjent en stund at vannet som er midlertidig bundet til wadsleyitt og ringwooditt i overgangssonen, frigjøres på grensen til den øvre mantelen ved 410 kilometers dyp.
– Tidligere trodde vi at smeltene som da blir dannet er så tunge at de blir fanget nær denne grensen. Men nye kvantekjemiske beregninger, kombinert med eksisterende eksperimentelle data, tyder på at disse smeltemassene faktisk er så lette at de stiger mot overflaten.
Annonse
– Der bidrar de til vulkanisme.
Tørke i stedet for vann
– Dette vil føre til kontinuerlig uttørking av overgangssonen, ifølge Drewitt og kolleger i en ny artikkel i Earth and Planetary Science Letters.
I så fall kan overgangssonen mellom øvre og nedre mantel være like tørr som resten av mantelen, påpeker Trønnes.
– Det stemmer at denne overgangssonen kan inneholde seks ganger så mye vann som i verdenshavene, dersom wadsleyitt og ringwooditt er mettet med vann.
– Noe slik er imidlertid svært usannsynlig, mener Trønnes.
I havet dypt nede i jordas indre kom Jules Vernes forskningsekspedisjon over store havmonstre.(Illustrasjon fra Reisen til Jordas indre, 1864)
Referanser:
Tingting Gu m.fl: «Hydrous peridotitic fragments of Earth’s mantle 660 km discontinuity sampled by a diamond», Nature Geoscience, 26. September 2022. Sammendrag.
