地幔深處或有水 有助開發更精確地球物理模型

對地表下數百公里噴出的天然鑽石進行的一項分析顯示，在地球深處可能存在著大量的水。這項研究還發現了一種被稱為「冰七」的奇特形式的結晶水，這表明物質在地球內部的某些深度可以比之前想像的更加自由地循環。

科學家說，關於這種循環的地球物理模型可能需要進行大的調整——這種循環最終會影響到由地球表面構造板塊的摩擦引發的地震頻率。這些模型同時還有助於科學家估算地球表面和進入太空的熱量流動長期速率。

並未參與該項研究的美國華盛頓哥倫比亞特區卡內基科學研究所地球化學家Steven Shirey說：「這些鑽石似乎正在證實地球深處發生的一切，並帶來一些新的驚喜。」他認為，最大的驚喜之一是，在地表下600多千米以下存在遊離水的證據。

純鑽石是由碳構成的，但它們大多數都含有微小的雜質，並以微小晶體的形式存在。拉斯維加斯市內華達大學礦物學家Oliver Tschauner說，這些內含物為寶石形成的方式和地點提供了線索。例如，在2016年的一項研究中，科學家在數十顆大而清晰的鑽石中發現了富含金屬的內含物，意味著這些寶石是在液態金屬的包裹中形成的。

在這項最新研究中，Tschauner及其同事分析了來自中國和非洲的3塊鑽石，發現其內部包裹著「冰七」。這是水的一種晶體，密度大於普通的冰，通常在高壓下才能生成。

地幔中的高溫高壓使碳元素結晶形成鑽石，偶爾會將周圍的塵埃或液體雜質包裹進去。鑽石隨火山活動上升到地表，內部雜質成為人類研究地幔深處物質的獨特窗口。除了「冰七」，這3塊鑽石還包裹著含鎂方解石、岩鹽和富含碳的液體等。

分析顯示，410千米至660千米深處的地幔轉換帶富含液態水，660千米至800千米深處的下地幔上層可能也是如此。這是迄今在地球最深處發現的水，也是首次發現地幔轉換帶含水的直接證據，相關論文發表在新一期美國《科學》雜誌上。

地球分為地殼、地幔和地核3個圈層。地殼和地核兩者之間是厚約2900千米的地幔。由於不同深度的構造不同，地幔呈現分層結構，地幔轉換帶將上地幔和下地幔隔開。

科學家認為，地殼碎塊下沉到地幔中時，會將大量海水帶下去，在地幔轉換帶釋放出來。地幔轉換帶中是否含有大量的水，關係到地幔中的熱量傳遞、岩石的物理和化學變化，新發現對研究地球內部活動有著重要意義。

以色列耶路撒冷市希伯萊大學地幔地球化學家Oded Navon指出，在上地幔和下地幔之間的邊界存在水流，肯定會影響地幔中產生熱量的方式和位置。例如，這樣的水狀液體可以更容易地從地幔的一部分到另一部分攜帶某種形式的易溶解的放射性元素。而這可能會影響到地幔熱產生的放射性衰變的位置，而這反過來又會使加熱區域變得不那麼黏滯，從而更容易滑動。從長期來看，所有這些變化都可能影響到熱量從地球內部釋放的速度。

Tschauner及其團隊認為，地幔不同層位的物質成分的變化可能會影響到地球內部熔化和釋放礦物質的構造板塊的位置與構造。例如，地球內部的密度和黏性會影響到下沉板塊達到中性浮力的水平。這反過來又會影響到板塊如何熔化及釋放出其所攜帶的水和其他礦物質。總的來說，該團隊的新發現可能會帶來地球深處不同深度的更為精確的模型。（趙熙熙）

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