Физик Алиша Кларк исследует мишень, содержащую образцы стекла, пропитанные водой, перед загрузкой в Z-машину.
Когда это удивительное устройство срабатывает, за несколько миллиардных долей секунды выделяется больше энергии, чем производят одновременно все электростанции планеты. Возникающая ударная волна создает давление, сравнимое с условиями внутри планет-гигантов или в эпицентре ядерного взрыва. Обычно установку используют для испытаний материалов в рамках программы поддержания американского ядерного арсенала, но около 10% выстрелов ежегодно выделяют для фундаментальной науки. Именно такой редкий шанс получила физик из Университета Колорадо в Боулдере Алиша Кларк, чтобы разобраться в одной из главных загадок нашей планеты — откуда на Земле взялась вода.
Классическая версия гласит: в раннюю эпоху своего существования, около 4,5 миллиарда лет назад, Земля была полностью расплавленной, и любая вода, оказавшаяся внутри, попросту испарялась бы в космос. Вся вода, которую мы видим сегодня, якобы была принесена кометами и астероидами позже, уже после того как остыла земная кора. Но за последнее десятилетие накопились данные, которые этой версии противоречат. Например, в 2014 году ученые обнаружили алмаз, который поднялся на поверхность планеты из глубины мантии, а внутри у него оказался минерал с неожиданно большим количеством воды, растворенной прямо в кристаллической структуре.
Кларк предположила, что расплавленные породы в недрах молодой Земли могли сами удерживать воду, подобно губке. Чтобы проверить эту идею, нужно было смоделировать, как ведет себя расплавленный силикат — аналог магмы — под давлением, которое существует глубоко в мантии планеты. Для этого Кларк пропускала ударную волну через образцы стекла, насыщенного водой, имитируя условия вблизи центра Земли.
Техники устанавливают мишень с образцами стекла, предоставленными Алишей Кларк, в центре Z-машины.В ходе экспериментов выяснилось, что чем сильнее сжимали насыщенное водой стекло, тем легче оно поддавалось дальнейшему сжатию. «Оно становится все более податливым, чем сильнее его сжимаешь, а это ненормальное поведение», — объясняет Кларк. По ее мнению, это может означать, что расплавленная порода действительно способна прочно удерживать воду при давлениях, характерных для мантии Земли.
Геолог из Корейского университета в Сеуле Донхун Ким считает результаты многообещающими: «Самое интересное здесь — возможность того, что вода не просто пассивно растворена в глубоком магматическом океане, а способна существенно менять структуру и физические свойства силикатных расплавов при экстремальных давлениях».
Финальный выстрел установки прошел не с первой попытки — дважды эксперимент срывался из-за технических неполадок с конденсаторами. Но с третьей попытки машина сработала: ударная волна прошла через образец со скоростью около 7,5 километра в секунду — именно то значение, которое соответствует условиям нижней мантии Земли. Полный анализ данных Кларк рассчитывает завершить до конца года.
Ранее физики «сварили» первобытный «суп» Большого взрыва и нашли в нем кое-что неожиданное.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
