科技日報(bào)廣州12月14日電 （記者葉青 通訊員孔令竹）記者14日從中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所獲悉，該所研究員杜治學(xué)團(tuán)隊(duì)首次通過高溫高壓實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在地球形成初期極端高溫的環(huán)境下，大量水分可通過礦物的結(jié)晶過程，被高效鎖藏于地幔深處。這一發(fā)現(xiàn)更新了關(guān)于地球深部水儲存與早期分布的認(rèn)知。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。
46億年前的地球并非一顆溫柔的藍(lán)色星球，頻繁而劇烈的星體撞擊使其地表與內(nèi)部翻騰著熾熱的巖漿海洋，水無法以液態(tài)形式存在。地球早期的巖漿海洋在冷卻過程中，會結(jié)晶出固態(tài)礦物，逐漸形成地幔。其中，布里奇曼石是地幔中最早結(jié)晶且含量超過一半的主要礦物。它如同一個(gè)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(zhuǎn)入固態(tài)地球。以往研究基于相對低溫的實(shí)驗(yàn)條件，認(rèn)為布里奇曼石的儲水能力有限。
杜治學(xué)團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的超高壓實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，將實(shí)驗(yàn)溫度大幅提升至4100℃左右的極端高溫。研究人員發(fā)現(xiàn)，礦物的“鎖水”能力隨溫度升高而顯著增強(qiáng)。這意味著，在地球最熾熱的“巖漿洋”階段，正在結(jié)晶的布里奇曼石反而能夠“捕獲”并封存遠(yuǎn)超以往想象的海量水分，這直接顛覆了“深下地幔幾乎不含水”的傳統(tǒng)認(rèn)識。
基于這一新發(fā)現(xiàn)，科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了巖漿海洋結(jié)晶模型。據(jù)估算，早期固體地幔中儲存的水量，可能相當(dāng)于0.08至1個(gè)現(xiàn)代全球海洋的總水量，更是比此前模型預(yù)估的高出5至100倍。
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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