Op grote diepten onder de grond is het erg heet en neemt de druk toe - de hel is erger dan wat Dante beschreef. Maar recenter begonnen wetenschappers te vermoeden dat er iets in deze hel is dat niemand verwachtte daar te vinden: water. En in grote hoeveelheden: op een diepte van vierhonderd kilometer is ondergronds water tien keer meer dan in de oceanen op aarde.
Maar dit water stroomt of spat niet. Het bestaat in de vorm van druppeltjes, soms meerdere of zelfs een enkele molecuul mineralen ingebed in het kristalrooster. Maar het is dit water dat licht kan werpen op enkele onopgeloste mysteries over de oorsprong van de aarde, over grootse vulkaanuitbarstingen met lavarivieren.
Er zijn veel verschillende toespelingen op het bestaan van dit "verborgen" water. De eerste is de onvoldoende hoeveelheid water op onze planeet in vergelijking met meteorieten. Wetenschappers hebben dit mysterie jarenlang nagedacht.
Volgens Thomas Ahrens, een geofysicus aan het California Institute of Technology in Pasadena, kun je schatten hoeveel water er in het zonnestelsel was in zijn vroege jeugd als je de samenstelling analyseert van de meteorieten die uit die verre dagen naar ons zijn gekomen. Ze bevatten ongeveer drie procent water, en op aarde zijn dat kleine fracties van een procent (van de totale massa). Een natuurlijke vraag rijst: waar is al dat water gebleven?
Veel wetenschappers geloven dat kort na de vorming van de aarde werd getroffen door een hemellichaam ter grootte van Mars. Het sloeg een aanzienlijk deel van de massa uit waaruit de maan werd gevormd, beroofde onze planeet van de atmosfeer en tegelijkertijd het meeste water. Maar er zijn aanwijzingen dat er iets diep in de aarde blijft.
De eerste is het gehalte aan helium-3- en helium-4-isotopen in lava-ontsluitingen van vulkanen. Helium-4 wordt gevormd als gevolg van radioactief verval en helium-3 bleef achter vanaf de eerste momenten van de geboorte van het heelal. Volgens Ahrens komt helium-3 uit diepe rotsen, het is veel vluchtiger dan water. Als er helium-3 in de diepten van de aarde zit, dan is het heel goed mogelijk dat er ook water is. "Helium-3 geeft ons duidelijk bewijs dat de aarde verschillende substanties in zijn rotsen bevat", benadrukt Arens.
De tweede zijn kimberlieten, rotsen verrijkt met ijzer en magnesium, die via smalle kanalen vanuit de mantel naar de oppervlakte van de aarde komen. Ze tillen diamanten mee, wat alleen kan voorkomen op dieptes van minimaal 180 kilometer. Ze reizen langs deze pijpen en rotsen, vergelijkbaar met mica, die veel water naar boven brengen.
Promotie video:
Stephen Haggerty van de Universiteit van de Amerikaanse staat Massachusetts ontdekte dat kimberlieten mineralen bevatten die majoriet worden genoemd en die zich vormen op een diepte van 300 tot 670 kilometer. En van daaruit brengen ze water, en 670 kilometer is de grens tussen de boven- en ondermantel.
Seismische gegevens getuigen ook van water: water vertraagt de snelheid van het geluid dat door rotsen gaat. Dit is precies wat geologen zien: seismische golven gaan op onverklaarbare wijze langzaam door de mantel. Tot het einde van de jaren tachtig van de vorige eeuw werd aangenomen dat de binnenkant van de aarde droog genoeg was. Het algemeen aanvaarde standpunt was dat er water onder de oppervlakte kan zijn, maar niet dieper dan 200 kilometer, het kan gewoon nergens worden verborgen. De rotsen zijn te heet om water te bevatten.
De doorbraak kwam op de Universiteit van Colorado toen Joseph Smith een mineraal bestudeerde dat Wadsleyite heette. Het bestaat uit silicium, magnesium en zuurstof en bevindt zich volgens wetenschappers op een diepte van 400 tot 700 kilometer onder het aardoppervlak. Natuurlijk kunnen wetenschappers niet naar zo'n diepte kijken en het mineraal in natuurlijke omstandigheden onderzoeken. Ze creëren een "helse" hitte en druk voor hen in hun laboratoria. Wadsleyite wordt sinds 1960 bestudeerd, maar in droge vorm. Smiths ontdekking was dat hij de ongewone eigenschap ontdekte - zelfs bij verhitting boven honderd graden houdt het water vast.
In 1987 ontdekte een groep Australische onderzoekers onder leiding van Ted Ringwood dat verschillende andere mineralen water kunnen bevatten bij hoge temperaturen en drukken. Jay Bass van de Universiteit van Illinois merkte op: "Plots realiseerden we ons dat er oceanen en oceanen van water onder de aarde zijn." Geschat wordt dat wadsleyiet 3,3% water kan bevatten. Het klinkt niet erg indrukwekkend, maar er kan een afgrond van wadsleyiet onder de aarde zijn. Volgens Smith kan er op een diepte van 400-500 kilometer zestig procent wadsleyiet zijn, en dan zal een jammerlijke 3,3% van het water ons tien van de oceanen van de aarde geven, die in het begin werden besproken.
Dan Frost, een geoloog bij het Washington Geophysical Laboratory, denkt dat er nog meer water kan zijn. Zijn staf schat dat glasachtige lavamaterialen tot wel vijfhonderd delen per miljoen water kunnen bevatten. En dat zijn nog eens dertig oceanen. Het grootste probleem is dat wetenschappers alle informatie over de mineralen van de mantel uit de bovenste laag halen. Vervolgens komt de extrapolatie dat de hele mantel uniform is.
De zoektocht ging door en in 1997 vond een groep onder leiding van Smith wadsleyite-II, een ander waterhoudend mineraal dat zelfs diep in de mantel niet uiteenvalt. En toch zijn dit slechts hypothesen over hoe mineralen zich in ondergrondse omstandigheden zullen gedragen.
De aanwezigheid van water binnenin kan grote invloed hebben op gebeurtenissen zoals de opkomst van nieuwe eilanden en enorme uitbarstingen van vulkanische lava. Beide zijn voorbeelden van "hot spots", die volgens wetenschappers de ontsluitingen van gesmolten lava naar de oppervlakte vertegenwoordigen. Vroeger dacht men dat de lava naar de oppervlakte komt door de stijging van hete bellen, maar de mogelijkheid dat het proces van vloeistofverdamping de oorzaak van de stijging zou zijn, werd nooit overwogen.
De belangrijkste bezwaren van de tegenstanders van ondergrondse oceanen zijn eenvoudig en begrijpelijk: onder invloed van hoge temperaturen moet water verdampen. Maar het experiment levert steeds meer bewijs op ten gunste van de aanhangers van grondwater. Guust Nolet van Princeton ontdekte dat seismische snelheden onverwacht laag waren in het tektonische schild onder Centraal-Europa. Het is een oud continent en bestaat uit koude, dichte rotsen, waar niets mag leiden tot een afname van de snelheid van seismische golven. Nolet gelooft dat diep water de enige mogelijke verklaring is.
De hypothese van onderwateroceanen is net geboren en wetenschappers hebben deze nog niet vertaald in de categorie van een betrouwbare theorie. Een van de nieuwste onderzoeksgebieden is een poging om te begrijpen of water van het oppervlak naar de diepten van de aarde stroomt en hoeveel ervan daar vandaan komt. In het bijzonder gelooft Nolet dat het gebied onder Europa voortdurend wordt gevoed door water uit de oppervlakte. Er lopen interessante berekeningen over hoe grondwater de toestand van de atmosfeer, het broeikaseffect, het huidige en toekomstige klimaat kan beïnvloeden.
Alexander Semyonov