地球深處可能存在重要原始水儲(chǔ)庫(kù) 揭示深部水的驚人儲(chǔ)量

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2025-12-12 09:09:46 新華網(wǎng)

中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所科研團(tuán)隊(duì)近日通過構(gòu)建國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)平臺(tái)，首次在高溫高壓實(shí)驗(yàn)中模擬了地下660公里的極端環(huán)境。研究發(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，暗示地球深部可能存在未被發(fā)現(xiàn)的重要原始水儲(chǔ)庫(kù)。這一發(fā)現(xiàn)更新了關(guān)于地球深部水儲(chǔ)存與早期分布的認(rèn)知，表明深部水可能是驅(qū)動(dòng)地球轉(zhuǎn)變?yōu)橐司有乔虻年P(guān)鍵力量。相關(guān)成果已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。

地球深處可能存在重要原始水儲(chǔ)庫(kù)

46億年前的地球并非藍(lán)色星球，頻繁而劇烈的星體撞擊導(dǎo)致地表和內(nèi)部充滿熾熱的巖漿海洋，水無(wú)法以液態(tài)存在，生命無(wú)法立足。地球早期的巖漿海洋在冷卻過程中結(jié)晶出固態(tài)礦物，逐漸形成地幔。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(gè)微觀的“儲(chǔ)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。

以往的研究基于相對(duì)低溫的實(shí)驗(yàn)條件，認(rèn)為布里奇曼石的儲(chǔ)水能力有限。然而，該研究團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的超高壓實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置成功將實(shí)驗(yàn)溫度提升至約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(qiáng)。這意味著，在地球最熾熱的“巖漿洋”階段，正在結(jié)晶的布里奇曼石能夠“捕獲”并封存遠(yuǎn)超以往想象的海量水分。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)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(qiáng)效鎖水能力，在巖漿海洋凝固后，下地幔成為整個(gè)固體地幔中最大的儲(chǔ)水層，其儲(chǔ)水量可能高達(dá)此前模型預(yù)估的5至100倍。據(jù)估算，早期固體地幔中儲(chǔ)存的水量可能相當(dāng)于0.08至1個(gè)現(xiàn)代全球海洋的總水量。

深埋的水并非靜止的“庫(kù)存”，它像地球這臺(tái)巨型地質(zhì)機(jī)器的“潤(rùn)滑劑”，能夠降低地幔巖石的熔點(diǎn)和黏度，促進(jìn)內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)與板塊運(yùn)動(dòng)等重要地質(zhì)過程，賦予地球持續(xù)演化的活力。隨著時(shí)間推移，深部水通過巖漿活動(dòng)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(dòng)地球轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色宜居星球的關(guān)鍵力量。

(責(zé)任編輯：zx0176)

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