地幔深处或有水

新的证据表明，水可能存在于地表以下数百公里的地方。图片来源:clarus lunau/sciencesource

对地表以下数百公里处喷出的天然钻石的分析表明，地球深处可能有大量的水。这项研究还发现了一种被称为“冰七”的特殊形式的结晶水，这表明地球内部某些深度的物质可以比以前认为的更*地循环。

科学家表示，这个周期的地球物理模型可能需要进行重大调整——这个周期最终将影响地球表面构造板块之间摩擦导致的地震频率。这些模型也有助于科学家估计地球表面和进入太空的热流的长期速率。

华盛顿卡内基科学研究所的地球化学家史蒂文·谢利没有参与这项研究，他说:“这些钻石似乎证实了地球深处正在发生的事情，并带来了一些新的惊喜。”他认为最大的惊喜之一是地表下600多公里处有*水的证据。

纯钻石是由碳制成的，但大多数都含有微小的杂质，并以微小晶体的形式存在。拉斯维加斯内华达大学的矿物学家奥利弗·乔纳说，包裹体为宝石形成的方式和位置提供了线索。例如，在2016年的一项研究中，科学家在几十颗大而透明的钻石中发现了富含金属的包裹体，这意味着这些宝石是在液态金属包裹体中形成的。

在这项最新研究中，乔纳和他的同事分析了来自中国和非洲的三颗钻石，发现它们被包裹在“冰七”中。这是一种密度高于普通冰的水晶体，只能在高压下产生。

地幔中的高温高压使碳元素结晶形成钻石，偶尔包裹周围的灰尘或液体杂质。钻石随着火山活动上升到表面，内部杂质成为人类研究地幔深处物质的独特窗口。除了“冰七”，这三颗钻石还包裹着含镁的方解石、岩盐和富碳液体。

分析表明，410公里至660公里的地幔转换带富含液态水，660公里至800公里的下地幔上层也可能富含液态水。这是迄今为止在地球最深处发现的水，也是首次在地幔过渡带发现水的直接证据。相关论文发表在最新一期的美国科学杂志上。

地球分为三层:地壳、地幔和地核。在地壳和地核之间是大约2900公里厚的地幔。由于不同深度的构造不同，地幔具有层状结构，地幔过渡带将上地幔和下地幔分开。

科学家认为，当地壳碎片沉入地幔时，大量海水将被带下并释放到地幔转换区。地幔迁移带是否有大量的水，与地幔的传热和岩石的物理化学变化有关。这一新发现对研究地球内部活动具有重要意义。

耶路撒冷希伯来大学的地幔地球化学家奥德·纳翁(Oded Navon)指出，在上地幔和下地幔之间的边界处存在水流肯定会影响地幔产热的方式和位置。例如，这种含水液体可以更容易地将某种形式的易溶放射性元素从地幔的一部分带到另一部分。这可能会影响由地幔热产生的放射性衰变的位置，这反过来会使加热区域的粘性降低，从而更容易滑动。从长远来看，所有这些变化都可能影响地球内部热量释放的速度。

Tschauner和他的团队认为，地幔不同层的物质组成的变化可能会影响地壳板块的位置和结构，这些板块融化并释放出地球上的矿物质。例如，地球内部的密度和粘度会影响下沉板块的中性浮力水平。这反过来会影响板块如何融化并释放它们携带的水和其他矿物质。总的来说，该小组的新发现可能会导致对地球不同深度的更精确的模型。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2018-03-12第二版国际版)

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