地球上千公里深处可能存在重要原始水储库
记者从中国科学院广州地球化学研究所获悉，近日，该研究所科研团队通过构建国际领先的技术平台，首次通过高温高压实验，实现了对地下660公里的极端环境的模拟，发现地幔主要矿物布里奇曼石在高温下具有显著富水能力，暗示地球上千公里深处可能存在未被发现的重要原始水储库。这一发现更新了关于地球深部水储存与早期分布的认知，指示深部水可能是驱动地球转变为宜居星球的关键力量。相关成果12月12日在国际学术期刊《科学》发表。
△布里奇曼石从地球深部岩浆洋“锁水”的想象示意图
46亿年前的地球并非一颗蓝色星球。频繁而剧烈的星体撞击使其地表与内部翻腾着炽热的岩浆海洋，水无法以液态存在，是生命无法立足的绝境。地球早期的岩浆海洋在冷却过程中，会结晶出固态矿物，逐渐形成地幔。其中，布里奇曼石是地幔中最早结晶且含量超过一半的主要矿物，它如同一个微观的“储水容器”，其“锁水”能力直接决定了有多少水能从岩浆中转入固态地球。
以往研究基于相对低温的实验条件，认为布里奇曼石的储水能力有限。然后，该研究团队利用自主研发的超高压实验模拟装置成功将实验温度大幅提升至约4100℃的极端高温。
研究表明：矿物的“锁水”能力随温度升高而显著增强。这意味着，在地球最炽热的“岩浆洋”阶段，正在结晶的布里奇曼石反而能够“捕获”并封存远超以往想象的海量水分。
在此基础上，研究团队构建了岩浆海洋结晶模型。模拟结果显示，由于早期高温下布里奇曼石的强效锁水能力，在岩浆海洋凝固后，下地幔成为整个固体地幔中最大的储水层，其储水量可能高达此前模型预估的5至100倍。据估算，早期固体地幔中储存的水量，可能相当于0.08至1个现代全球海洋的总水量。
深埋的水并非静止的“库存”，它如同地球这台巨型地质机器的“润滑剂”，能够降低地幔岩石的熔点和黏度，促进内部物质循环与板块运动等重要地质过程，赋予地球持续演化的活力。随着时间推移，深部水通过岩浆活动等地质过程被逐渐“泵”回地表，参与形成原始大气和海洋。这很可能是推动地球转变为蓝色宜居星球的关键力量。
（总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉）