Väte vid förhöjd temperatur skapar hög elektrisk konduktivitet i jordens mantel.

Nytt arbete av Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskare visar spridning av vatten (införlivat som väte i olivin, det mest förekommande mineralet i den övre manteln), kan stå för hög elektrisk konduktivitet som ses i astenosfären (en del av den övre manteln strax nedanför litosfären som är involverad i plattektonisk rörelse). Forskningen visas i Vetenskapliga rapporter .

Arbetet kan leda till en bättre förståelse av dagens vattenfördelning i manteln, som har starka konsekvenser för planetarisk dynamik och evolution. Forskare sa att sådan information kan ge viktiga bevis på varför jorden är den enda kända planetkroppen i vårt solsystem för att utveckla plattektonik och behålla flytande vattenhav på dess yta.

"Vi behandlade problemet från ett annat perspektiv, använda nya vätgasdiffusionsmätningar för att utläsa vad vätgas bidrag till elektrisk konduktivitet, "sa LLNL:s Wyatt Du Frane, huvudutredaren på projektet. "Våra experiment med olivin indikerade ett större temperaturberoende än vad man tidigare trodde skulle förekomma för detta fenomen. Vätebidrag till elektrisk konduktivitet, med blygsamhet vid lägre temperaturer, blir ganska stor vid de temperaturer som förväntas inträffa i manteln. "

Mineraler som bildas djupt i manteln och transporteras till jordens yta innehåller tiotals till hundratals delar per miljon i vikt (ppm vikt) vatten, som ger bevis för förekomsten av upplöst vatten i jordens inre. Även vid dessa låga koncentrationer, vatten påverkar kraftigt de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos mantelmaterial. Diffusionen av väte styr transporten av vatten i jordens övre mantel, men fram till nu var det inte helt förstått för olivin.

Jordens hydrosfär är ett särdrag hos vår planet där massiva hav påverkar dess klimat och stöder dess ekosystem. Fördelningen av vatten på jorden är inte begränsad till dess yttersta skal (hydrosfär och hydratiserade mineraler), men sträcker sig till stora djup inom planeten. Nedåtgående oceanisk litosfär (vid subduktionszoner) och uppväxande magmas (vid mitten av havsryggarna, vulkaner och hotspots) är fordon för transport av H2O mellan ytan och jordens djupa inre.

"Mängden väte som krävs för att matcha geofysiska mätningar av elektrisk konduktivitet inuti jorden är i linje med de koncentrationer som observeras i oceaniska basalter. Detta visar att geofysiska mätningar av elektrisk konduktivitet är ett lovande verktyg för att kartlägga vattenfördelningar djupt inne i jorden, "Sa Du Frane.