現在看地球,滿是藍汪汪的海洋。但46億年前的地球,根本不是這模樣——天上地下全是巖漿,像個燒紅的大鐵球,液態水連一秒都待不住。
那覆蓋70%地表的水,到底從哪冒出來的?最近《科學》雜志的一篇新研究,終于把這個謎題解開了一半。
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早期地球的“巖漿狂歡”
46億年前,地球剛誕生,太空里的隕石、小行星天天砸過來。撞擊能量太大,把地球表面和內部都燒得熔融,形成了一層“巖漿海洋”——整個星球就是流動的大火爐,溫度高到任何液態水都蒸發成氣體,然后跑掉。
但現在地球不僅有海洋,還有地下水、大氣里的水,總水量多到驚人。科學家琢磨了幾十年:這些水怎么在那場“巖漿災難”里活下來的?
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地幔里的“水倉庫”——布里奇曼石
研究團隊的答案藏在地球內部的礦物里。
地幔占地球體積84%,而布里奇曼石(bridgmanite)是地幔最多的礦物,占比超70%。以前科學家以為這礦物鎖水差——但那是因為之前實驗溫度太低,沒模擬出早期地球的真實環境。
這次團隊用了“黑科技”:金剛石壓腔。這東西能把兩個金剛石壓在一起,模擬660公里深的地幔壓力,再用激光加熱到4100℃——比太陽表面溫度(約5227℃)低一點,但已是實驗室能達到的極端高溫。
然后他們用cryo-3D電鏡、NanoSIMS(納米二次離子質譜)等工具,仔細看布里奇曼石里的水。結果發現:溫度越高,布里奇曼石鎖水越多!
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早期地球鎖了多少水?
實驗數據顯示,早期巖漿海洋溫度極高,布里奇曼石的鎖水能力比以前估計的強5到100倍。模擬計算后發現:
巖漿海洋凝固后,地幔里鎖的水總量,相當于現在全球海洋體積的0.08到1倍——最少是現在海洋的8%,最多和現在一樣多!
這些水不是“凍”在礦物里,而是以原子形式“溶”在布里奇曼石結構里,藏得嚴嚴實實。
藏在地下的水,后來“跑”回表面了
這些水沒一直待在地幔深處。隨著地球慢慢冷卻,地幔開始循環——熱巖石往上冒,冷巖石往下沉。藏在布里奇曼石里的水,跟著巖漿一起被“擠”到地表。
這些水一到表面,就變成了原始海洋和大氣。而且,水降低了地幔巖石的熔點和黏度,讓板塊能慢慢移動——要是沒有這些水,地球可能還是死氣沉沉的巖石球,根本不會有生命。
原來地球早期的水,是“躲”在地幔布里奇曼石里才活下來的。這個發現不僅解開了水起源謎題,還讓我們更懂地球怎么變成了現在的生命星球。
你有沒有想過,要是早期地球沒鎖住這些水,現在的地球會是什么樣?留言聊聊你的想法吧~
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