Jules Verne nam ons in ‘Reis naar het middelpunt van de aarde’ mee naar een verloren wereld onder onze voeten, waar zijn hoofdpersonen een gigantische binnenzee ontdekten. De werkelijkheid is minder letterlijk, maar de Franse schrijver had geen ongelijk. Er is meer water honderden kilometers onder het aardoppervlak dan in de oceanen. Maar het is niet bevaarbaar, omdat het niet vloeibaar is.
Een gerucht onder aardbevingen. Decennialang vroegen geologen zich af waarom de aarde zoveel water aan het oppervlak heeft. Eén hypothese was het bestaan van een “diepe watercyclus”, een systeem dat water binnenin de planeet vasthoudt en langzaam weer afgeeft.
De bevestiging kwam in 2014, toen onderzoekers onder leiding van geofysicus Steve Jacobsen en seismoloog Brandon Schmandt het eerste harde bewijs leverden. Met behulp van de USArray, een netwerk van meer dan 2.000 seismometers verspreid over de Verenigde Staten, luisterden ze naar de echo’s van aardbevingen om het binnenste van de planeet in kaart te brengen en vonden ze iets op 660 km diepte.
Een ondergrondse minerale spons. Door naar de aardbevingen te luisteren, ontdekten ze dat er enorme magma-zakken zijn op een diepte waar die niet zouden moeten zijn, omdat het meeste gesmolten gesteente veel dichter bij het aardoppervlak ontstaat. De enige plausibele verklaring is een fenomeen dat bekend staat als “uitdrogingssmelten”.
Hier komt het mineraal ringwoodiet om de hoek kijken. Het is intens blauw van kleur en gedraagt zich als een spons die enorme hoeveelheden water absorbeert en vasthoudt: niet als vloeistof, ijs of damp, maar als een vierde vorm, geïntegreerd in zijn kristallijne structuur door de extreem hoge druk en temperaturen boven 1100°C.
De aardmantel transporteert veel water. Wanneer dit “met water doordrenkte” ringwoodiet door tektonische processen in de onderste mantel wordt geduwd, is de druk zo hevig dat het het water niet langer kan bevatten. Het mineraal wordt eruit geperst, waarbij H2O vrijkomt, wat er op zijn beurt voor zorgt dat het omringende gesteente gedeeltelijk smelt. Dat was het magma dat Schmandt en Jacobsen ontdekten.
Over hoeveel water hebben we het? De berekeningen zijn duizelingwekkend. Als slechts 1% van het gewicht van het gesteente in deze overgangszone uit water zou bestaan, zou het totale volume bijna drie keer zo groot zijn als dat van alle oceanen op het aardoppervlak samen. Een verborgen oceaan in het hart van de aarde.
Het ontbrekende bewijs. Het seismische bewijs uit 2014 was solide, maar wat ontbrak was fysiek bewijs, een direct monster van die natte omgeving. Dat bewijs kwam in 2022, en het kwam op een briljante manier: in een diamant die uit een mijn in Botswana werd gehaald.
Diamanten zijn tijdcapsules die zich vormen bij extreme druk en temperatuur, waarbij soms minuscule fragmenten van de omringende mineralen worden ingesloten op hun reis naar de oppervlakte. Een team onder leiding van gemmoloog Tingting Gu analyseerde de onvolkomenheden van deze diamant en ontdekte insluitsels van ringwoodiet in contact met andere mineralen zoals ferropericlase en, cruciaal, hydrische mineralen, die zich vormen in de aanwezigheid van water.
Een gehydrateerde onderwereld. De Botswana-diamant bevestigde dat ringwoodiet in de diepe aarde echt water bevat, maar het was de aanwezigheid van een hele reeks hydrische mineralen die bevestigde dat dit niet slechts een klein, lokaal zakje water is dat per toeval op de diamant stuitte. Er is een gigantisch waterreservoir daar beneden.
Water van het oppervlak sijpelt landinwaarts door de subductie van tektonische platen, wordt opgeslagen in mineralen zoals ringwoodiet en komt uiteindelijk weer omhoog door vulkanische activiteit. Deze “diepe watercyclus” beïnvloedt niet alleen vulkanen en aardbevingen, maar onthult ook waar al het water dat de aarde inslikt naartoe gaat. Je hoefde Jules Verne maar te lezen om het je voor te stellen.
