Ogni scolaro impara a conoscere il ciclo dell'acqua:evaporazione, condensazione, precipitazione, e raccolta. Ma cosa accadrebbe se ci fosse una componente terrestre profonda di questo processo che si verifica su scale temporali geologiche che rendono il nostro pianeta ideale per sostenere la vita come la conosciamo?

Nuovo lavoro pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze di Yanhao Lin e Michael Walter di Carnegie, insieme agli ex scienziati Carnegie e ai collaboratori in corso Ho-Kwang "Dave" Mao e Qingyang Hu del Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research Shanghai e Yue Meng dell'Argonne National Laboratory, dimostra che una chiave il minerale chiamato stishovite è in grado di immagazzinare e trasportare grandi quantità di acqua anche in condizioni estreme come quelle che si trovano nel mantello inferiore della Terra.

Questo è importante, perché mostra che notevoli quantità di acqua potrebbero essere presenti nel mantello più lontano di quanto si pensasse in precedenza, indicando che è possibile un ciclo dell'acqua dell'intero mantello.

"Per scendere nel mantello, l'acqua deve essere incorporata nei minerali in superficie e quindi essere stabilmente mantenuta in quelle strutture nelle condizioni che si trovano nelle profondità del pianeta, " ha spiegato l'autore principale Lin.

I ricercatori hanno utilizzato la mimica di laboratorio per studiare il minerale stishovite, che è una forma di quarzo ad alta pressione, quando è con acqua in condizioni di alta pressione e temperatura. Sappiamo già che notevoli quantità di acqua possono essere immagazzinate in minerali di silicato nel mantello superiore della Terra, che esiste tra 100 e 670 chilometri (o 62-416 miglia) di profondità. Ma il team ha esaminato la stishovite e l'acqua in condizioni simulate come quelle trovate in profondità nel mantello inferiore, che esiste tra 670 e 2, 900 chilometri (o 416 a 1, 802 miglia) in basso, dove si pensava che molta meno acqua potesse essere immagazzinata stabilmente nei minerali.

"Stishovite è un minerale a base di silice e un componente importante della crosta oceanica". ha spiegato Mao. "Nella tettonica delle placche, ci sono aree chiamate zone di subduzione dove una placca oceanica scivola sotto una placca continentale, affondando dalla superficie terrestre nelle sue profondità. Quando questo accade, stishovite viene trasportato nel mantello."

La scoperta di diamanti con inclusioni minerali contenenti acqua che provengono da profondità fino a circa 700 chilometri (o 535 miglia) nel mantello ha rivelato che l'acqua arriva almeno così in basso se trova il minerale giusto con cui farsi un passaggio.

Stishovite è uno di questi minerali, ma è capace di prendere l'acqua ancora più in profondità, giù nel mantello inferiore? Questo è ciò che i ricercatori hanno deciso di scoprire.

Hanno sottoposto piccoli campioni di stishovite con acqua a un raggio di circa 320, da 000 a 510, 000 volte la normale pressione atmosferica e l'ho riscaldata a un intervallo di circa 1, 000 a 1, 500 gradi Celsius simulando un gradiente che transita dalle condizioni del mantello superiore a quelle del mantello inferiore. Sorprendentemente, hanno scoperto che la stishovite può contenere grandi quantità di acqua anche in queste condizioni.

"Se l'acqua può essere immagazzinata nei minerali a pressioni e temperature del mantello inferiori, potrebbe indicare che esiste un ciclo globale dell'acqua che si verifica su scale temporali geologiche molto lunghe, " ha spiegato Walter. "Questo potrebbe alterare la nostra comprensione di come gli interni planetari profondi possono influenzare o controllare il contenuto di acqua in superficie".