地球上千公里深處可能存在重要原始水儲庫

記者從中國科學院廣州地球化學研究所獲悉，近日，該研究所科研團隊通過構(gòu)建國際領(lǐng)先的技術(shù)平臺，首次通過高溫高壓實驗，實現(xiàn)了對地下660公里的極端環(huán)境的模擬，發(fā)現(xiàn)地幔主要礦物布里奇曼石在高溫下具有顯著富水能力，暗示地球上千公里深處可能存在未被發(fā)現(xiàn)的重要原始水儲庫。這一發(fā)現(xiàn)更新了關(guān)于地球深部水儲存與早期分布的認知，指示深部水可能是驅(qū)動地球轉(zhuǎn)變?yōu)橐司有乔虻年P(guān)鍵力量。相關(guān)成果12月12日在國際學術(shù)期刊《科學》發(fā)表。

△布里奇曼石從地球深部巖漿洋“鎖水”的想象示意圖

46億年前的地球并非一顆藍色星球。頻繁而劇烈的星體撞擊使其地表與內(nèi)部翻騰著熾熱的巖漿海洋，水無法以液態(tài)存在，是生命無法立足的絕境。地球早期的巖漿海洋在冷卻過程中，會結(jié)晶出固態(tài)礦物，逐漸形成地幔。其中，布里奇曼石是地幔中最早結(jié)晶且含量超過一半的主要礦物，它如同一個微觀的“儲水容器”，其“鎖水”能力直接決定了有多少水能從巖漿中轉(zhuǎn)入固態(tài)地球。

以往研究基于相對低溫的實驗條件，認為布里奇曼石的儲水能力有限。然后，該研究團隊利用自主研發(fā)的超高壓實驗?zāi)M裝置成功將實驗溫度大幅提升至約4100℃的極端高溫。

研究表明：礦物的“鎖水”能力隨溫度升高而顯著增強。這意味著，在地球最熾熱的“巖漿洋”階段，正在結(jié)晶的布里奇曼石反而能夠“捕獲”并封存遠超以往想象的海量水分。

在此基礎(chǔ)上，研究團隊構(gòu)建了巖漿海洋結(jié)晶模型。模擬結(jié)果顯示，由于早期高溫下布里奇曼石的強效鎖水能力，在巖漿海洋凝固后，下地幔成為整個固體地幔中最大的儲水層，其儲水量可能高達此前模型預估的5至100倍。據(jù)估算，早期固體地幔中儲存的水量，可能相當于0.08至1個現(xiàn)代全球海洋的總水量。

深埋的水并非靜止的“庫存”，它如同地球這臺巨型地質(zhì)機器的“潤滑劑”，能夠降低地幔巖石的熔點和黏度，促進內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)與板塊運動等重要地質(zhì)過程，賦予地球持續(xù)演化的活力。隨著時間推移，深部水通過巖漿活動等地質(zhì)過程被逐漸“泵”回地表，參與形成原始大氣和海洋。這很可能是推動地球轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色宜居星球的關(guān)鍵力量。

來源：央視新聞

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