“Su hayattır” sözü, bilinen tüm yaşamın Dünya üzerinde mümkün olmasını sağlayan su için ne kadar doğru. Ancak su, sadece yaşamı desteklemekle kalmıyor, aynı zamanda Dünya'nın manto katmanının son derece yavaş hareketini de kolaylaştırıyor. Bu katmanları yeterince nemlendirerek birbirlerinin üzerinden akıp kaymalarını sağlıyor.
Bu durum, jeolojik zaman dilimlerinde iklimi düzenlemeye yardımcı olan tektonik döngü için büyük önem taşıyor. Ayrıca, manto içindeki kayaçların ve uçucu bileşiklerin önemli bir geri dönüşümünü de mümkün kılıyor.
Leeds Üniversitesi'nden jeobilimci Alfred Wilson, Dünya'nın içindeki su kaynaklarına dair yeni bir çalışma eşliğinde yaptığı yorumda, “Sıvı su, Dünya'nın yaşanabilirliğinin ana bileşenidir” diyor.
Peki, bu su mantoya nasıl ulaştı? Bir model, suyun Dünya'ya asteroitler tarafından getirildiğini ve gezegen oluşurken de nemli kaldığını öne sürüyor. Başka bir olasılık ise, suyun daha sonra gelip daha kuru bir mantoyu nemlendirmiş olması.
Gezegenimizin içindeki derin manto katmanında bu suyun tam olarak nerede bulunduğu ise daha önce tam olarak anlaşılamamıştı.
Yeni araştırmalar, suyun manto ile sıvı dış çekirdek arasındaki sınırda, sismik testlerin gizemli “ultradüşük hız bölgeleri” olarak tanımladığı yerlerde bulunma olasılığının yüksek olduğunu gösteriyor. Alt manto, yüzeyin yaklaşık 660 ila 2.900 kilometre derinliğine kadar uzanıyor. Bu bölgedeki en bol minerallerin, büyük ölçüde kuru olduğu düşünülüyor.
Diğer mineraller derinliklerde su tutabilir, ancak bunların çoğu ya kararlı kalmak için sıra dışı bileşimlere ihtiyaç duyar ya da en derin mantodaki yüksek sıcaklıklarda parçalanır.
Bu nedenle araştırmacılar farklı bir olasılık aramışlar.
Küçük numuneleri iki elmas uç arasında sıkan ve lazerlerle ısıtan bir cihaz kullanarak, yüksek sıcaklık ve basınç koşullarını yeniden yarattılar. Bu koşullar altında bilim insanları, devasa miktarda suyu hapsetme potansiyeli taşıyan, daha önce bilinmeyen iki demir oksihidroksit minerali (Fe5O12Hx ve Fe7O12Hx) tespit ettiler.
Deneyler, bu minerallerin derin manto koşullarında var olabileceğini gösteriyor, ancak Dünya'nın içinde mevcut olduklarını doğrudan kanıtlamıyor.
Wilson, yorumunda, “Bu demir oksihidroksitlerin tanımlanması önemlidir, çünkü geniş bir alt manto koşulları yelpazesinde suyu yakalayıp tutan, kararlı ve yoğun fazlar gibi görünüyorlar” diyor.
Bu mineraller, su kıt olduğunda bile oluşmuş. Bazı deneylerde başlangıç malzemesi yüzde 0,1'den az su içeriyordu, ancak bu iz hidrojen konsantrasyonları bile yeni fazları stabilize etmek için yeterli olmuş.
Bu durum önemli, çünkü Dünya'nın derin iç kısmı dev bir yeraltı okyanusu gibi değil. Orada depolanan herhangi bir su, serbest suyun neredeyse hiç bulunmadığı koşullar altında bile minerallere entegre olmak zorunda kalacaktır.
Bu yeni mineraller, bu görev için olağanüstü uygun görünüyor. Hem en alt mantodaki aşırı koşullara dayanıklılar hem de çevreleyen manto kayaçlarından önemli ölçüde daha yoğundurlar.
Bu, Dünya'nın tarihinde erken bir dönemde, ilkel erimiş bir “magma okyanusu” soğuyup kristalleşirken, bu su içeren minerallerin oluşup çekirdek-manto sınırına doğru çökmüş olabileceği anlamına geliyor.
Bu gizli su, sürekli gizli kalmayabilir. Çünkü manto sirkülasyonu tarafından yukarı doğru çekilen su içeren malzeme, azalan basınç nedeniyle mineralleri kararsız hale getirerek suyu diğer manto fazlarına salabilir. Sonunda, bu suyun bir kısmı manto bacaları ve volkanizma yoluyla yüzeye geri dönebilir ve muhtemelen de dönüyor.
Bu keşif, daha önceki bir gizeme de ışık tutuyor. Daha önceki yüksek basınç deneylerinde gözlemlenen ve “H-fazı” olarak bilinen bir mineral, yeni tanımlanan oksihidroksitlerden biriyle eşleşiyor gibi görünüyor.
Araştırmacılar, bu ilginç fazı üreten şeyin tamamen yeni ve kuru bir mineralden ziyade, iz nemden kaynaklanan bir hidrojen kontaminasyonu olabileceğini öne sürüyorlar.
Bayreuth Üniversitesi'nden mineral fizikçisi ve kristalografi uzmanı Leonid Dubrovinsky, “Görünüşe göre, çok az miktarda hidrojen bile bu son derece hidratlı demir bileşiklerini stabilize etmek için yeterli” diyor.
Bu keşifle ilgili önemli sorular hala mevcut ve Wilson'a göre tablo “tamamlanmamış”. Bu minerallerin tam olarak ne kadar su içerdiği belirlenmeli ve çekirdek-manto sınırına ulaştıklarında ne olacağı belirsizliğini koruyor. Ayrıca, bu derin minerallerde depolanan suyun yüzeye ne kadar kolay ve ne kadar sürede dönebileceği de net değil.
Yine de bu keşif, Dünya'nın su döngüsünün çekirdek kenarına kadar uzanabileceğini gösteriyor ve Wilson'a göre, yeni tanımlanan bu mineraller “Dünya'nın suyunu nasıl elde ettiği ve koruduğu gizeminde bir atılımı temsil ediyor.”
