如果我们前往我国最大的沙漠塔克拉玛干,就能见到这样一个奇观:在沙漠的中心居然蜿蜒着一条公路,两旁长满了梭梭和柽柳。在这片年降水量不足50毫米的“死亡之海”,绿色是如何得以存续的呢?
答案藏在沙漠地下几百米的深处。虽然在地表之上,这里是我国最干旱的区域之一,但在地下,这里却蕴含着丰富的地下水资源,足以让公路两旁变成绿洲。这正是地球给我们人类的惊喜:它的馈赠,往往藏在意想不到的深处。
颠覆常识:地下660千米的“隐藏海洋”
塔克拉玛干的地下水,还是我们熟悉的液态水。最近中国科学院广州地球化学研究所的一项研究,把探索的目光投向了更遥远的地心深处。
根据科研团队的最新研究,在地下660千米的极端环境中,存在着一种更令人震撼的“水资源”。它不是液态流动的水体,而是被地幔主要矿物布里奇曼石“锁藏”其中的结晶水。这项发表在国际顶级期刊《科学》上的成果,借助团队自主构建的国际领先高温高压实验平台,首次揭开了地球深部储水的神秘面纱。
要理解这个新发现的颠覆性,我们就需要“穿越”回地球刚刚形成的时候。在46亿年前,地球并非如今的蓝色宜居星球,频繁的星体撞击让地表翻腾着炽热岩浆,整个星球如同一片炼狱,液态水根本无法稳定存在于此时的地球。
随着岩浆洋逐渐冷却,固态矿物开始结晶,最终形成了地幔结构,地球才渐渐变得稳定。而布里奇曼石,恰恰是地幔之中含量超过一半的核心矿物。按照以往的研究,科学界一直认为布里奇曼石的储水能力有限,因此“深下地幔几乎不含水”成为了地质学界的共识。
我国科研团队的新结论,始于技术平台的自主创新。他们搭建了激光加热金刚石压腔实验装置,成功模拟出了地幔的极端环境。那里的温度高达4100℃,压力更是地表的23万倍。实验数据清晰显示:布里奇曼石的“锁水”能力会随温度升高而显著增强。也就是说,可能在地球早期岩浆洋的高温环境中,早已经有海量的原始水被储存在矿物之中。根据推测,在下地幔中储水量是以前预估的100倍以上,相当于如今全球海洋的水量被锁藏在矿物晶格中。
这些矿物水并非静止的库存,反而可能是地球演化的关键动力。它们能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,如同地球地质机器的“润滑剂”。随着地壳运动,这些水分也可能通过岩浆“泵”回地表,参与了全球的水循环。
移民太空的新希望:从地心到月球
当然,对于今天的人类来说,我们无法像利用塔克拉玛干沙漠深处的地下水一样利用它们。因为人类尚没有能力,钻个如此之深的洞去“打水”,但这并不是说对布里奇曼石的研究没有意义。原始水储库的出现,不仅可以让我们对地球内部结构和演化历史有新的认知,更重要的意义,是从根本上改变了人类寻找地外宜居星球的思路。未来我们追寻“第二家园”,或许不必再执着于地表是否存在液态水,行星内部矿物的储水能力将成为更关键的判断标准。
就比如此前,天文学家们一直尝试在月球表面找到水的踪影。而我国科研团队在嫦娥五号带回的月壤样本中,发现了一种名为“ULM-1”的未知矿物晶体,其水分子质量占比高达41%,1吨这种矿物可提取410千克水分子。
这种水合矿物的存在,证明月球内部同样存在类似的“矿物储水”结构。与地球地幔的布里奇曼石相似,月球矿物中的结晶水在加热条件下可转化为水蒸气,所以移民月球最关键的一步,水资源的储备可能已经解决了。这意味着曾经被认为“干燥”的月球,凭借其内部的储水矿物,可能成为人类太空移民的重要中转站。
(图片来自科普中国网站)
据科普中国网站