地幔中的水比海洋总和还要多？ _小知识

含水矿物揭示出地幔能容纳比所有海洋总和还多的水，那这些水从何而来？美国西海说神聊年夜学的保险箱里放着几百颗从巴西土壤中挖出来跟卵石大小一般的钻石。对一些人来说，这些石头可能毫无价值。西海说神聊年夜学矿物学家史蒂夫·杰克布森说：它们像是被扔进洗衣机蒙受过重创一样，颜色年夜多是深色或黄色，与珠宝商求之不得的原始宝石相差甚远。然而对于像杰克布森如许的研究人员来说，这些被锁在钻石内部的晶体碳碎片半斤八两珍贵，此中的矿物微粒形当作于地下数百公里的地幔深处。
博科园-科学科普：此中一些矿物微粒甚至难以被显微镜不雅测到，与此同时它们也给研究人员供给了勘察地球内部的机遇。 2014年研究人员不雅测到这些矿物质中含有某种不起眼的物质——水，但因为水呈现的地址尤为特别，这让研究变得十分有趣。矿物质检测出的水并不是真实水滴，甚至不是H20分子，但它含有氢和氧原子而且嵌在矿物自己的晶体布局中。这种含水矿物质并不潮湿，但当它融化时会溢出水。这一发现第一次直接证实了上下地幔的过渡区(地下410km-660km)存在含水矿物。

文章插图

图片：Olena Shmahalo/Quanta Magazine

从那时起，科学家们发现了更多让人兴奋的证据。本年3月，一个研究小组传播鼓吹他们从地幔中发现了钻石，而且这些钻石内部有水存在；他们经由过程地动数据还绘制了地球内部年夜部门地域的亲水矿物分布图。此刻一些科学家认为，地球深处暗藏着一个庞大水库。若是把地球上所有地表水看作是一个海洋，那么地下将会有好几个如许的海洋存在，这将改变科学家对地球内部的认知，但新问题也接踵而至：水从何而来？
1、水宿世界
没有水，地球上的生命将不复存在，这个布满活力、有生命的星球也不会存在。水在板块机关中起着至关主要的感化，诱发火山喷发，并帮忙部门上地幔更自由地流动。尽管如斯，年夜部门地幔还相对干燥。上地幔本家儿要由尖晶橄榄石组成，这种矿物不克不及储存良多水。但在410公里以下的过渡区，高暖和高压将橄榄石挤压当作一种被称为wadsleyite的新晶体布局。

文章插图

这颗来自巴西Juina的钻石最初在地球深处形当作。它内部存有一种含有水矿物——菱镁石。图片版权：University of Alberta

1987年科罗拉多年夜学矿物学家乔·史姑娘意识到wadsleyite晶体布局会受到裂缝影响，这些空地为氢原子与氧原子连系供给了杰出前提。史姑娘发现， Wadsleyite可以潜在地攫取年夜量氢气，将其转化当作一种含水矿物质，在融化时就会发生水。对于像史姑娘如许的科学家来说，氢气就意味着水分子。在过渡带更深处， wadsleyite会酿成尖晶橄榄石，在尝试室里，杰克布森(上宿世纪90年月他是史姑娘的研究生)经由过程挤压和加热尖晶橄榄石碎片来模拟过渡区的极端前提。
研究人员对wadsleyite和尖晶橄榄石两者进行了类比尝试，成果发此刻过渡区，这些矿物质中的水含量可以达到自身重量的1%到3% 。考虑到过渡带年夜约有250公里厚，约占地球质量7%(地壳只占1%) ，是以它可能蕴含数倍于地球海洋水量。然而，这些尝试只能测量出地幔容纳水量。俄亥俄州立年夜学地球物理学家温迪·帕内罗说：这不是测量海绵含水量的尝试，而是在测量海绵能容纳几多水。尝试成果也不一定真实靠得住，因为研究人员今朝只能在人工培育的尖晶橄榄石长进行尝试。直到2014年，除了在一些陨石中存有尖晶橄榄石外，还没有人在天然界中见到过尖晶橄榄石。