科学家证实地球初期“源头之水”深埋于地幔

科技日报广州12月14日电 （记者叶青 通讯员孔令竹）记者14日从中国科学院广州地球化学研究所获悉，该所研究员杜治学团队首次通过高温高压实验证实，在地球形成初期极端高温的环境下，大量水分可通过矿物的结晶过程，被高效锁藏于地幔深处。这一发现更新了关于地球深部水储存与早期分布的认知。相关研究成果在线发表于国际学术期刊《科学》。

46亿年前的地球并非一颗温柔的蓝色星球，频繁而剧烈的星体撞击使其地表与内部翻腾着炽热的岩浆海洋，水无法以液态形式存在。地球早期的岩浆海洋在冷却过程中，会结晶出固态矿物，逐渐形成地幔。其中，布里奇曼石是地幔中最早结晶且含量超过一半的主要矿物。它如同一个微观的“储水容器”，其“锁水”能力直接决定了有多少水能从岩浆中转入固态地球。以往研究基于相对低温的实验条件，认为布里奇曼石的储水能力有限。

杜治学团队利用自主研发的超高压实验模拟装置，将实验温度大幅提升至4100℃左右的极端高温。研究人员发现，矿物的“锁水”能力随温度升高而显著增强。这意味着，在地球最炽热的“岩浆洋”阶段，正在结晶的布里奇曼石反而能够“捕获”并封存远超以往想象的海量水分，这直接颠覆了“深下地幔几乎不含水”的传统认识。

基于这一新发现，科研团队构建了岩浆海洋结晶模型。据估算，早期固体地幔中储存的水量，可能相当于0.08至1个现代全球海洋的总水量，更是比此前模型预估的高出5至100倍。