Il cartone del contorno nucleo-mantello mostra la disidratazione delle lastre e l'idratazione del mantello circostante. Credito:©Science China Press
Professor Eiji Ohtani dell'Università di Tohoku, Giappone, sintetizzato il contenuto, distribuzione ed effetto dell'acqua nel mantello terrestre, pubblicato in Rassegna scientifica nazionale .
Che cos'è "l'acqua nel mantello"?
L'idrogeno è l'elemento più abbondante nel nostro sistema solare. Nella terra, l'idrogeno esiste come vapore nell'atmosfera, acqua e ghiaccio nell'oceano, fluidi supercritici nei vulcani e nella crosta terrestre, idrossili in minerali idrati e nominalmente anidri nella crosta terrestre e nel mantello, protone e idrossile (OH) nei magmi, e l'idrogeno nel ferro metallico nel nucleo terrestre.
L'idrogeno e l'acqua giocano un ruolo importante nella dinamica dell'interno della Terra. Riducono l'attrito interno delle rocce e provocano terremoti e fratture. L'acqua genera magmi abbassando la temperatura di fusione dei silicati nel mantello. L'acqua ammorbidisce le rocce e migliora la convezione del mantello.
Quanta "acqua nel mantello" c'è? Come funziona?
Le osservazioni sismiche ed elettriche sulla conduttività combinate con i dati sperimentali di fisica dei minerali sulla velocità del suono e la conduttività elettrica dei minerali suggeriscono una zona di transizione che è idratata almeno localmente. I componenti dei sedimenti continentali e oceanici insieme ai componenti basaltici e peridotitici potrebbero essere immagazzinati nella zona di transizione del mantello. Sono state segnalate regioni a bassa velocità sismica a circa 410 km al di sotto di alcune regioni convergenti di placche. Queste regioni potrebbero essere causate dall'esistenza di densi magmi ricchi di volatili.
L'acqua può essere portata ulteriormente nel mantello inferiore per discesa delle lastre a causa dell'instabilità gravitazionale. Le regioni anomale Q e Vs possono essere create nella parte superiore del mantello inferiore. La disidratazione delle lastre produce fluidi o fusi idrati in questa regione a causa di una grande differenza di solubilità in acqua tra la zona di transizione e gli assemblaggi del mantello inferiore. Sebbene i magmi idrati senza crossover di densità possano sfuggire verso l'alto, la discesa continua delle lastre provoca la disidratazione dalle lastre e produce regioni basse Q e Vs nella parte superficiale del mantello inferiore. La soluzione solida Δ-H AlO 2 H-MgSiO 4 h 2 è un importante vettore d'acqua nel mantello inferiore. La simmetrizzazione del legame idrogeno potrebbe avvenire in varie fasi idrate stabili nel mantello.
Il confine nucleo-mantello (CMB) è una regione in cui potrebbe verificarsi un'ampia reazione tra acqua e ferro. La soluzione solida Δ-H è stabile alle condizioni CMB. Perciò, questa fase idrata porta l'acqua alla base del mantello inferiore e anche nel nucleo. Pirite FeO 2 Hx può essere formato a causa di una reazione tra il nucleo e le lastre idratate a CMB. Questa fase potrebbe essere un potenziale candidato esistente all'ULVZ. Formazione di FeO 2 Hx e la sua decomposizione a causa della sua instabilità termica al CMB potrebbero causare eventi geodinamici globali.
