У США застосували Z-машину для дослідження походження води на Землі

Мінералогиня Аліша Кларк з Університету Колорадо в Боулдері використала Z-машину в Національних лабораторіях Сандія в Альбукерке, штат Нью-Мексико, щоб дослідити, як розплавлені породи могли утримувати воду в надрах молодої Землі. Експеримент став фінальним запуском у багаторічному проєкті, присвяченому походженню земної води, повідомляє Nature.

Екстремальні умови для зразків

Z-машина створює електричний імпульс, який протягом кількох мільярдних часток секунди може видавати більше потужності, ніж усі електростанції світу одночасно. Імпульс запускає ударну хвилю, що створює тиск, порівнюваний з умовами в глибинах гігантських газових планет і під час ядерних вибухів.

Кларк пропускала ударну хвилю крізь зразки скла з доданою водою. Скло в цьому досліді є аналогом розплавленої силікатної породи. Так науковиця короткочасно відтворювала тиск, який існує поблизу центра Землі, щоб перевірити, як вода впливає на стисливість розплавленого матеріалу.

Гіпотеза про водний резервуар

За однією з поширених гіпотез, приблизно 4,5 мільярда років тому Земля була повністю розплавленою через радіоактивні елементи та зіткнення з уламками, що формували планету. У такому разі вода, накопичена в надрах, могла перетворитися на пару або бути викинутою в космос. Тоді поверхнева вода мала б потрапити на Землю пізніше разом із крижаними кометами та астероїдами.

Альтернативна версія передбачає, що молода Земля зберегла частину води, яку отримала з космічного пилу та газу. Згодом ця вода могла вивільнятися з гарячих надр через вулкани, а значні її обсяги могли залишитися всередині планети.

У попередніх дослідах Кларк виявила, що збагачене водою скло спершу ставало жорсткішим, але за вищого тиску легше стискалося. На її думку, така властивість може свідчити, що розплавлені породи здатні утримувати воду за тисків у мантії Землі. Це пропонує можливий механізм збереження води в період існування глобального магматичного океану.

Z-машину спочатку створили для випробування матеріалів задля перевірки надійності американського ядерного арсеналу без підриву боєприпасів. Приблизно 10% її щорічних запусків виділяють для фундаментальних досліджень. Підготовка одного запуску триває місяці, потребує участі понад сотні людей і коштує близько 250 тисяч доларів США.