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建國際領先的技術平臺，首次通過高溫高壓實驗，實現了對地下660公里的極端環境的模擬，發現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現的重要原始水儲庫。這一發現更新了關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動地球轉變為宜居星球的關鍵力量。相關成果12月12日在國際學術期刊《科學》發表。

△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部翻騰著熾熱的巖漿海洋，水無法以液態存在，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，會結晶出固態礦物，逐漸形成地幔。其中，布里奇曼石是地幔中最早結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入固態地球。

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的超高壓實驗模擬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。

在此基礎上，研究團隊構建了巖漿海洋結晶模型。模擬結果顯示，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機器的“潤滑劑”，能夠降低地幔巖石的熔點和黏度，促進內部物質循環與板塊運動等重要地質過程，賦予地球持續演化的活力。隨著時間推移，深部水通過巖漿活動等地質過程被逐漸“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變為藍色宜居星球的關鍵力量。

（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）