“死亡之海”的地下驚喜
如果我們今天有機會前往我國最大的沙漠塔克拉瑪干,就能見到這樣一個奇觀:在沙漠的中心居然蜿蜒著一條公路,兩旁長滿了梭梭和檉柳。在這片年降水量不足 50 毫米的“死亡之海”,綠色是如何得以存續的呢?
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塔克拉瑪干沙漠公路
答案藏在沙漠地下幾百米的深處。雖然在地表之上,這里是我國最干旱的區域之一,但在地下,這里卻蘊含著豐富的地下水資源,足以讓公路兩旁變成綠洲。這正是地球給我們人類的驚喜:它的饋贈,往往藏在意想不到的深處。
顛覆常識:地下660千米的“隱藏海洋”
不過塔克拉瑪干的地下水,還是我們熟悉的液態水。最近中國科學院廣州地球化學研究所的一項研究,把探索的目光投向了更遙遠的地心深處。
根據科研團隊的最新研究,在地下 660 千米的極端環境中,存在著一種更令人震撼的“水資源”。它不是液態流動的水體,而是被地幔主要礦物布里奇曼石“鎖藏”其中的結晶水。這項發表在國際頂級期刊《科學》上的成果,借助團隊自主構建的國際領先高溫高壓實驗平臺,首次揭開了地球深部儲水的神秘面紗。
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布里奇曼石從地球深部巖漿洋“鎖水”的想象示意圖
要理解這個新發現的顛覆性,我們就需要“穿越”回地球剛剛形成的時候。在 46 億年前,地球并非如今的藍色宜居星球,頻繁的星體撞擊讓地表翻騰著熾熱巖漿,整個星球如同一片煉獄,液態水根本無法穩定存在于此時的地球。
隨著巖漿洋逐漸冷卻,固態礦物開始結晶,最終形成了地幔結構,地球才漸漸變得穩定。而布里奇曼石,恰恰是地幔之中含量超過一半的核心礦物。按照以往的研究,科學界一直認為布里奇曼石的儲水能力有限,因此“深下地幔幾乎不含水”成為了地質學界的共識。
我國科研團隊的新結論,始于技術平臺的自主創新。他們搭建了激光加熱金剛石壓腔實驗裝置,成功模擬出了地幔的極端環境。那里的溫度高達 4100℃,壓力更是地表的 23 萬倍。實驗數據清晰顯示:布里奇曼石的“鎖水”能力會隨溫度升高而顯著增強。也就是說,可能在地球早期巖漿洋的高溫環境中,早已經有海量的原始水被儲存在礦物之中。根據推測,在下地幔中儲水量是以前預估的 100 倍以上,相當于如今全球海洋的水量被鎖藏在礦物晶格中。
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這些礦物水并非靜止的庫存,反而可能是地球演化的關鍵動力。它們能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,如同地球地質機器的“潤滑劑”。隨著地殼運動,這些水分也可能通過巖漿“泵”回地表,參與了全球的水循環。
移民太空的新希望:從地心到月球
當然,對于今天的人類來說,我們無法像利用塔克拉瑪干沙漠深處的地下水一樣利用它們。因為人類尚沒有能力,鉆個如此之深的洞去“打水”,但這并不是說對布里奇曼石的研究沒有意義。原始水儲庫的出現,不僅可以讓我們對地球內部結構和演化歷史有新的認知,更重要的意義,是從根本上改變了人類尋找地外宜居星球的思路。未來我們追尋“第二家園”,或許不必再執著于地表是否存在液態水,行星內部礦物的儲水能力將成為更關鍵的判斷標準。
就比如此前,天文學家們一直嘗試在月球表面找到水的蹤影。而我國科研團隊在嫦娥五號帶回的月壤樣本中,發現了一種名為“ULM-1”的未知礦物晶體,其水分子質量占比高達 41%,1 噸這種礦物可提取 410 千克水分子。
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ULM-1在月球形成的效果圖(圖源:中國科學院物理研究所)
這種水合礦物的存在,證明月球內部同樣存在類似的“礦物儲水”結構。與地球地幔的布里奇曼石相似,月球礦物中的結晶水在加熱條件下可轉化為水蒸氣,所以移民月球最關鍵的一步,水資源的儲備可能已經解決了。這意味著曾經被認為“干燥”的月球,憑借其內部的儲水礦物,可能成為人類太空移民的重要中轉站。
認知的邊界,就是資源的邊界
回顧人類的歷史,很多時候我們對于資源的認知,完全是受限于自身的科學水平。就比如在工業革命剛開始的時候,當時的英國人還在發愁,整個英倫三島的森林可能很快就被砍光了。可是很快地下的石油和煤炭的出現,讓蒸汽機得以晝夜轟鳴。之后核能、太陽能的開發,讓能源利用進入了新紀元。或許在今天,我們還在感慨可控核聚變何時才能實現,而幾十年后當“人造太陽”開始應用時,能源就可能徹底不是問題了。
每一次人類的認知突破,都伴隨著資源利用的革命。水資源的探索,似乎也正遵循著相似的軌跡。當我們跳出“液態水”的固有認知,會發現宇宙中只要有存在氫、氧元素的地方,都可能通過礦物儲水的形式成為生命的溫床。
甚至我們能夠得到一個驚人的結論:資源或許從來都不匱乏,只是等待人類用知識的鑰匙去開啟,而人類的智慧才是宇宙中最寶貴的資源。
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