De fleste av oss lever i den lykkelige villfarelse at alt vannet p? Jorden befinner seg opp? jordskorpen. Virkeligheten er en helt annen. Jorden har i uminnelige tider slukt enorme mengder med havvann. Mye av vannet havner langt nede i Jordens indre. Noen forskere mener at s? mye som halvparten av vannreservoaret p? Jorden befinner seg inni kloden.
Postdoktor Valentina Magni p? Senter for Jordens utvikling og dynamikk (CEED) forsker p? hvor mye vann som renner ned i Jorden, hvordan dette foreg?r og hvordan deler av dette vannet spys opp igjen.
For ? forst? forskningen hennes, er vi n?dt til ? ta et lite dypdykk i platetektonikken, et fagfelt som f?rst s? dagens lys for vel femti ?r siden. Platetektonikken er den vitenskapsgrenen innen geologien som forklarer hvordan jordskorpen endrer seg. Jordskorpen best?r av en rekke tektoniske plater. Noen av dem er kontinentalplater. Andre er havbunnsplater. Alle platene beveger seg p? toppen av mantelen, som er den meget seigtflytende og glovarme massen nede i Jorden. N?r to plater beveger seg mot hverandre, og da snakker vi enten om en kontinentalplate som kolliderer med en havbunnsplate, eller to havbunnsplater som kolliderer med hverandre, kan den ene havbunnsplaten bli presset ned og inn mot Jordens indre.
Vannet forsvinner i havsprekker
N?r havbunnsplatene presses ned i mantelen, ser de ut som underjordiske tunger. Geologene kaller dem for subduksjoner. Ettersom tungene er tyngre enn mantelen, synker de videre nedover i mantelen. I l?pet av ett ?r synker platene to til ti centimeter ned i dypet. Det er opptil ti meter p? hundre ?r. I l?pet av én million ?r kan en plate ha sunket videre ned i mantelen med s? mye som 100 kilometer.
I omr?der der den ene havplaten synker ned i Jordens indre, kan det skapes sprekker under havbunnen. Det er nettopp gjennom disse sprekkene at havvannet renner ned i Jorden.
– N?r platene synker ned i mantelen, brekkes de lite grann. Da trenger vannet enda lenger ned.
Hvert minutt forsvinner mer enn én million liter havvann. Dette h?res kanskje ikke s? mye ut, men i l?pet av en million ?r, en tidsskala som geologene elsker ? bruke, renner det omkring 700?000 kubikkilometer vann ned i Jordens indre. Dette tilsvarer mer enn hele Svartehavet.
St?rst tap rundt Stillehavet
Med noen f? unntak ligger alle subduksjonssonene rundt Stillehavsregionen.
– Det st?rste ?vannsluket? er i det dype havomr?det langs kysten ved Andesfjellene.
En femtedel av alt vannet som renner ned i Jordens indre, kommer derfra. Havsprekken i Polynesia i Stillehavet sluker en ?ttendedel av alt vannet. Utenfor Stillehavet er det ogs? en del lekkasjer; i Karibia, s?r i Italia og innerst i Middelhavet.
N?r vannet renner ned i disse subduksjonsomr?dene, reagerer det med bergartene og lagres som mineraler. Jo lenger platetungene synker ned i den glovarme mantelmassen, desto varmere blir de.
De eldste havbunnsplatene er de kaldeste og de som synker raskest ned i mantelen. De rekker ? komme langt ned i mantelen f?r de blir varmet opp. Og det er nettopp disse kalde og raske platene som tar med seg mest vann.
N?r platene fortsetter nedover i mantelen, ?ker b?de temperaturen og trykket. Da vil noen av mineralene bryte sammen og frigi vannet.
Returnerer i vulkaner
N?r vannet senker smeltetemperaturen til mantelmassen, blir den lettere enn den omkringliggende mantelmassen og vil derfor stige til v?rs som varmes?yler. Mange av dem blir til vulkaner.
En del av vannet kommer derfor tilbake igjen til jordoverflaten allerede i l?pet av noen f? tusen ?r. Resten av vannet forsvinner ned i Jordens indre.
– Vi vet enn? ikke hvor mye vann som havner langt nede i mantelen og hvor mye som returnerer til Jordens overflate. Her er det en h?rskare estimater med store feilmarginer, men mange hevder at det fins s? mye som en hel havmasse i mantelen. Det betyr med andre ord at halvparten av alt vannet i verden befinner seg nede i mantelen. Men ikke alle er enige i dette.
Mye vann i Jordens indre
Flere og flere studier viser at det fins en sone i mantelen p? mellom 410 og 660 kilometers dyp som er mer vannholdig enn resten av mantelen. Vanninnholdet styrer viskositeten – som sier hvor tyktflytende eller seig massen er. Jo mer vann i mantelen, desto lavere er ?iskositeten. Da flyter den lettere. Dette er likevel ikke vann i fri form. Vannet har reagert med mantelmassen.
– Det er nettopp i dette dypet i mantelen at mesteparten av vannet er lagret. Vi vet enn? ikke hvor lang tid det vil ta f?r dette vannet er resirkulert og sendt tilbake til jordoverflaten.
Varmes?yler som g?r igjennom det vannholdige omr?det i mantelen, kan p? vei oppover ta med seg vann, men dette tar veldig lang tid.
Fenomenet ble oppdaget da det ble funnet diamanter fra mantelen med vann i seg.
– Jeg fors?ker ? forst? hvordan mengden med vann dypt nede i mantelen har endret seg gjennom historien. I fortiden var mantelen varmere. Da var det kanskje vanskeligere for vannet ? trenge ned i mantelen og bli der nede. Vi vet ikke hvor mye vann vi har p? planeten, fordi vi ikke aner hvor mye vann som er i mantelen. Det er derfor viktig ? vite n?r vannet begynte ? renne ned i mantelen.
– Om fenomenet startet for to eller tre milliarder ?r siden, har noe ? si for hvor mye vann som fins i planeten v?r.
?
Avanserte beregninger
Ved hjelp av matematiske modeller skal Valentina Magni beregne hvor vannet blir av.
I modellene tar hun hensyn til trykk, temperatur, hvor mye vann og hvilke mineraler som er i de forskjellige tungene, n?r mineralene bryter sammen, hvor mye vann som forsvinner ?underveis og hvor mye vann som blir med dypt ned i Jorden.
– Da kan vi beregne hvor mye av vannet som forsvinner videre ned i mantelen og hvor mye som kommer opp igjen gjennom vulkaner. Vannholdig magma er sv?rt eksplosiv. Det er derfor de mest brutale vulkanene som spyr vannet ut igjen, slike som Vesuv og Stromboli.
Ikke alle vulkaner er eksplosive. Det finnes ogs? varme str?mmer, slik som vulkanen p? Hawaii.
– Selv om varme str?mmer ikke er spesielt eksplosive, kan det tenkes at ogs? denne vulkantypen har med seg vann fra den spesielt vannholdige sonen nede i mantelen.
Selv om den matematiske modellen h?res avansert ut, sprenger den ikke kapasiteten p? Abelmaskinen, som er en av landets raskeste tungregnemaskiner.
– Hver beregning tar bare noen timer, forteller Valentina Magni p? Senter for Jordens utvikling og dynamikk.