Waterstof bij verhoogde temperatuur zorgt voor een hoge elektrische geleidbaarheid in de aardmantel.

Nieuw werk van wetenschappers van Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) toont de verspreiding van water (opgenomen als waterstof in olivijn, het meest voorkomende mineraal in de bovenmantel), zou de hoge elektrische geleidbaarheid kunnen verklaren die wordt waargenomen in de asthenosfeer (een deel van de bovenmantel net onder de lithosfeer dat betrokken is bij plaattektonische beweging). Het onderzoek verschijnt in Wetenschappelijke rapporten .

Het werk zou kunnen leiden tot een beter begrip van de huidige waterverdeling in de mantel, die sterke implicaties heeft voor planetaire dynamiek en evolutie. Onderzoekers zeiden dat dergelijke informatie het belangrijkste bewijs zou kunnen leveren waarom de aarde het enige bekende planetaire lichaam in ons zonnestelsel is dat platentektoniek ontwikkelt en vloeibare wateroceanen op het oppervlak vasthoudt.

"We benaderden het probleem vanuit een ander perspectief, nieuwe waterstofdiffusiemetingen gebruiken om af te leiden wat de bijdrage van waterstof zou zijn aan de elektrische geleidbaarheid, " zei Wyatt Du Frane van LLNL, de hoofdonderzoeker van het project. "Onze experimenten met olivijn wezen op een grotere temperatuurafhankelijkheid dan eerder werd gedacht voor dit fenomeen. De bijdrage van waterstof aan elektrische geleidbaarheid, hoewel bescheiden bij lagere temperaturen, wordt vrij groot bij de verwachte temperaturen in de mantel."

Mineralen die diep in de mantel zijn gevormd en naar het aardoppervlak worden getransporteerd, bevatten tientallen tot honderden delen per miljoen in gewicht (ppm wt) water, bewijs leveren voor de aanwezigheid van opgelost water in het binnenste van de aarde. Zelfs bij deze lage concentraties, water heeft een grote invloed op de fysisch-chemische eigenschappen van mantelmaterialen. De diffusie van waterstof regelt het transport van water in de bovenmantel van de aarde, maar tot nu toe was niet volledig begrepen voor olivijn.

De hydrosfeer van de aarde is een onderscheidend kenmerk van onze planeet, waar enorme oceanen het klimaat beïnvloeden en het ecosysteem ondersteunen. De verdeling van water op aarde is niet beperkt tot de buitenste schil (hydrosfeer en gehydrateerde mineralen), maar strekt zich uit tot grote diepten binnen de planeet. Opwellende oceanische lithosfeer (in subductiezones) en opwellende magma's (op ruggen in het midden van de oceaan, vulkanen en hotspots) zijn voertuigen voor het transport van H2O tussen het oppervlak en het diepe binnenste van de aarde.

"De hoeveelheid waterstof die nodig is om geofysische metingen van elektrische geleidbaarheid in de aarde te evenaren, komt overeen met de concentraties die worden waargenomen in oceanische basalt. Dit toont aan dat geofysische metingen van elektrische geleidbaarheid een veelbelovend hulpmiddel zijn om waterverdelingen diep in de aarde in kaart te brengen, ' zei Du Frane.