En diamant som utvunnits i Botswana bekräftade vad ekon från jordbävningar redan antytt: att jordskorpan avger vatten
Jules Verne tog oss i ”Resa till jordens medelpunkt” till en förlorad värld under våra fötter, där huvudpersonerna upptäckte ett gigantiskt inre hav. Verkligheten är mindre bokstavlig, men den franske författaren var inte helt fel ute. Det finns mer vatten hundratals kilometer under jordytan än i haven. Men man kan inte segla på det, eftersom det inte är flytande.
Ett rykte bland jordbävningarna. I årtionden har geologer undrat varför jorden har så mycket vatten på ytan. En av hypoteserna var att det fanns en ”djup vattencykel”, ett system som fångar upp vatten inuti planeten och långsamt släpper ut det.
Bekräftelsen kom 2014, när forskare ledda av geofysikern Steve Jacobsen och seismologen Brandon Schmandt presenterade det första övertygande beviset. Med hjälp av USArray, ett nätverk av över 2 000 seismometrar utspridda över USA, lyssnade de på ekot från jordbävningar för att kartlägga planetens inre och fann något på 660 km djup.
En mineralisk svamp under jord. Genom att lyssna på jordbävningarna upptäckte man att det finns enorma magmapåsar på ett djup där de inte borde finnas, eftersom det mesta av det smälta berget bildas mycket närmare jordytan. Den enda rimliga förklaringen är ett fenomen som kallas ”dehydratiseringssmältning”.
Här kommer ett mineral som kallas ringwoodit in i bilden. Det har en intensiv blå färg och fungerar som en svamp som absorberar och håller kvar enorma mängder vatten: inte som vätska, is eller ånga, utan som en fjärde form, integrerad i sin kristallstruktur på grund av det extremt höga trycket och temperaturer över 1 100 °C.
Jordmanteln avger mycket vatten. När denna ”vattendränkta” ringwoodit pressas ned mot den nedre manteln av tektoniska processer blir trycket så enormt att den inte längre kan hålla kvar vattnet. Mineralet pressas ut och frigör H2O, vilket i sin tur får den omgivande berggrunden att smälta delvis. Det var detta magma som Schmandt och Jacobsen upptäckte.
Hur mycket vatten talar vi om? Beräkningarna är häpnadsväckande. Om bara 1 % av bergets vikt i detta övergångsområde var vatten, skulle dess totala volym vara nästan tre gånger större än alla jordens hav tillsammans. Ett dolt hav i jordens hjärta.
Det saknade beviset. De seismiska bevisen från 2014 var solida, men det saknades ett fysiskt bevis, ett direkt prov på denna fuktiga miljö. Det beviset kom 2022, och det gjorde det på ett briljant sätt: inuti en diamant som utvunnits från en gruva i Botswana.
Diamanter är tidskapslar som bildas under extrema tryck och temperaturer och ibland fångar små fragment av de mineraler som omger dem på sin resa mot ytan. Ett team ledt av gemmologen Tingting Gu analyserade imperfektionerna i denna diamant och upptäckte inneslutningar av ringwoodit i kontakt med andra mineraler som ferroperiklas och, avgörande, vattenhaltiga mineraler, som bildas i närvaro av vatten.
En hydratiserad undervärld. Diamanten från Botswana bekräftade att ringwoodit från jordens djup verkligen innehåller vatten, men det var förekomsten av en hel uppsättning vattenhaltiga mineraler som bekräftade att det inte rör sig om en liten lokal vattenficka som av en slump hamnat i diamanten. Det finns en gigantisk vattenreservoar där nere.
Vatten från ytan sipprar inåt genom subduktionen av tektoniska plattor, lagras i mineraler som ringwoodit och frigörs med tiden för att åter stiga upp genom vulkanisk aktivitet. Denna ”djupa vattencykel” påverkar inte bara vulkaner och jordbävningar, utan avslöjar också vart allt vatten som jorden sväljer hamnar. Man behövde bara läsa Jules Verne för att föreställa sig det.
