Происхождение воды в океанах

Прямые измерения показывают, что основным компонентом современных вулканических газов является водяной пар. Содержание пара в газах обычно превышает 70%, а иногда достигает 80%. Количественные оценки массы эффузивных магматических пород, излившихся на поверхность в результате деятельности вулканов за всю историю Земли, позволяют сделать вывод о том, что выделившегося при этом водяного пара вполне достаточно для создания земной гидросферы. Тем более, что в соответствии с долей получаемого Землей теплового излучения Солнца на планете всегда были условия, благоприятные для существования воды в жидкой фазе. При средней температуре Земли 15°С основная часть пара, выделяющегося с вулканическими газами, конденсировалась и выпадала на поверхность в виде дождей. Таким образом, вода на Земле является продуктом дегазации мантии и существует с самых ранних стадий формирования земной коры.

Выпадавшая в виде дождей вода накапливалась в углублениях рельефа первичной коры, где вступала во взаимодействие с горными породами. Продуктами гидратации базальтов являются серпентиниты, образование которых сопровождается поглощением значительного количества воды. Поэтому выпадавшей в виде дождей воды, а также воды из глубинных источников вначале не хватало для серпентинизации всей новообразованной коры, и гидратация охватывала только сравнительно небольшие по площади впадины, заполненные водой. Процесс дегазации, однако, продолжался, и общий объем воды увеличивался. Если первые океанические впадины располагались далеко на крыльях срединных хребтов, то с повышением уровня воды она подступала все ближе к рифтовым долинам. По имеющимся оценкам, уровень океанической воды достиг гребней срединных хребтов около 2,6 млрд. лет тому назад.

В результате серпентинизации пород рифтовых систем было поглощено особенно большое количество воды; поэтому ее уровень стабилизировался или даже несколько понизился. Это произошло около 2 млрд. лет тому назад. Завершение серпентинизации всей океанической коры после достижения водой уровня рифтовых долин и можно назвать датой рождения собственно Мирового океана.

Рост континентальной коры также сопровождался связыванием воды, хотя и не в таком объеме, как при серпентинизации океанической коры. Таким образом, гидратация океанических базальтов является основным поглотителем воды. Но поскольку площадь Мирового океана неуклонно сокращается (за счет роста континентов), а дегазация мантии продолжается, все это приводит к постоянному росту гидросферы на Земле. Если 2 млрд. лет тому назад масса гидросферы составляла около 9х10²⁰ кг, то в настоящее время она возросла в полтора раза и достигла 1,4х10²¹ кг. За это время количество связанной воды в океанической коре снизилось с 8х10²⁰ до 6х10²⁰ кг, а в континентальной возросло с 2х10²⁰ до 5х10²⁰ кг. Таким образом, общее количество связанной воды в коре за последние 2 млрд. лет практически не изменилось и составляет около 10²¹ кг. В то же время если вначале Мировой океан имел несколько меньше свободной воды, чем ее содержалось в связанном виде в коре, то теперь масса свободной воды почти в полтора раза больше связанной. И в обозримом геологическом будущем, даже с учетом ослабления тектонической активности планеты и снижения темпов ее дегазации, можно с уверенностью предсказать дальнейший рост объема гидросферы, хотя и не столь активный, как 1,5-2 млрд. лет тому назад.