V raných dobách existence Země byla planeta pokryta magmatickým oceánem. Dřívější názory většinou tvrdily, že většina vody se odpařila a uprchla do vesmíru. V současnosti se domníváme, že hlavní zásoby vody v oceánech vznikly až po pozdních srážkách s kometami nebo asteroidy. Novější výzkumy však ukazují, že Země mohla být od samého začátku „vlhká“, a to především díky tomu, že velké množství vody je dnes uzamčeno hluboko v zemském plášti, čímž tvoří obrovské skryté vodní rezervu.

Před přibližně 4,6 miliardami let byla Země velmi odlišná od dnešního modrého planety. Časté a intenzivní srážky těles na povrchu a uvnitř Země vytvářely dostatečně hluboký roztavený oceán, jehož teplota byla tak vysoká, že voda nemohla existovat v tekutém stavu, a celá planeta vypadala jakoby hořela v plamenech.

Avšak dnes je 70 % povrchu Země pokryto oceány, a jak se tedy tyto zásoby vody objevily a udržely, je oblíbené téma vědeckého zkoumání.

Výzkumný tým pod vedením Du Zhi z Čínské akademie věd z Guangzhou nedávno poprvé potvrdil pomocí experimentů za vysokých teplot a tlaků, že v extrémních vysokoteplotních podmínkách rané formace Země mohlo být mnoho vody efektivně „uzamčeno“ v zemském plášti prostřednictvím procesu krystalizace minerálů. Konkrétně krystalizace během procesu chladnutí magmatického oceánu formuje solidní minerály, přičemž značné množství vodíku a kyslíku neodpařuje jako plyn, ale je uvězněno v krystalové mřížce nově formovaných minerálů, a tím se dostává hluboko do Země.

Výzkum ukázal, že bridgmanit, který je hlavním minerálem v zemském plášti, byl první, který se krystalizoval a tvoří více než polovinu jeho obsahu. Tento minerál funguje jako „reservoár“ pro vodu. Předchozí experimenty byly prováděny za relativně nízkých teplot, což vedlo k názoru, že schopnost bridgmanitu ukládat vodu je omezená. Novější výzkum však značně zvýšil teploty experimentů až na 4 100 °C a potvrdil, že schopnost bridgmanitu zadržovat vodu se významně zvyšuje s rostoucí teplotou.

„Bridgmanit dokáže „uzamknout“ mnohem více vody, než se dříve předpokládalo, což zpochybňuje tradiční názor, že spodní plášť téměř neobsahuje vodu.“

To znamená, že bridgmanit, který krystalizoval během fází chladnutí magmatického oceánu, může uchovávat mnohem větší množství vody, než se dosud odhadovalo, což zpochybňuje mnohá přesvědčení o tom, že spodní plášť téměř neobsahuje vodu.

Po ztvrdnutí magmatického oceánu se spodní plášť stal největším zásobníkem vody v raném pevném plášti Země. Podle nového výzkumu se odhaduje, že obsah vody uzamčený v plášti je překvapivě vysoký, možná až 5 až 100krát více, než byla předchozí modelová předpověď, což odpovídá celkovému objemu vody všech oceánů na povrchu.

Kromě toho voda hluboko v plášti není pasivní „zásoba“, ale hraje klíčovou roli jako mazivo, které snižuje teplotu tání a viskozitu plášťových hornin. To podporuje důležité geologické procesy, jako je cirkulace materiálů uvnitř Země a pohyb deskových desek, což dává Zemi trvalou evoluční dynamiku. S časem pomáhá míchání zemské kůry a činnosti plášťových teplotních sloupů znovu rozdělit vodu do hlubších vrstev a podstatná část vody se vrací na povrch, čímž se podílí na formování primární atmosféry a oceánů. Tento proces by mohl být klíčovým prvkem, který vedl Zemi od magmatického pekla k obývatelné planetě.

Dodnes by nějaká primární voda mohla stále existovat hluboko v Zemi. Tento výzkum rovněž ukazuje, že voda je přírodní vedlejší produkt formování planet podobných Zemi, nikoli pouze závislá na srážkách s tělesy z vesmíru.

Nový článek byl publikován v časopise Science.