中国科学家发现地球初期“源头之水”被深埋于地幔_商业

中国科学家发现地球初期“源头之水”被深埋于地幔

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2025-12-13 11:04:03

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来源：科技日报

科技日报记者叶青通讯员孔令竹

我国科研人员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。北京时间12月12日凌晨3点，该相关研究成果在国际学术期刊《科学》上在线发表。

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，整个星球如同炼狱。

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。

中国科学院广州地球化学研究所研究员杜治学带领团队，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约4100℃的极端高温。他们发现，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。

研究人员介绍，深部水并非静止的“库存”，它如同地球这台巨型地质机器的“润滑剂”，能够降低地幔岩石的熔点和黏度，促进内部物质循环与板块运动等重要地质过程。随着时间推移，深部水通过岩浆活动等地质过程被逐渐“泵”回地表，参与形成原始大气和海洋，并可能是驱动地球从炽热炼狱转变为宜居星球的关键力量。

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