最新研究发现，地幔深处存在能锁住大量水分的新型氢氧化铁矿物，表明地球水循环可能一直延伸至地核边缘。
水是生命之源，它不仅孕育了地球上的所有已知生命，还在地球内部发挥着关键的润滑作用。地幔岩石层在水分的滋润下得以缓慢流动与滑动，推动板块构造循环，并在漫长地质年代里调节全球气候，实现岩石与挥发性化合物的物质循环。英国利兹大学的地质学家 Alfred Wilson 指出，液态水是地球具备宜居性的核心要素。
然而，地幔中的水分究竟来自何处，又是如何分布的，长期以来一直困扰着科学界。有人认为水是由彗星和小行星在地球形成初期带到地表的，也有人推测水是在后期才渗入原本干燥的地幔。由于地幔深不可测，水分的具体贮存位置此前始终无法被明确证实。
最新的研究表明，这些水很可能潜藏在地幔与液态外核的交界处。地震波探测显示，该区域存在着神秘的超低速区。下地幔延伸至地表下方660至2900公里处，其中含量最丰富的布里奇曼石和铁方镁石等矿物普遍被认为是干燥无水的。虽然某些已知矿物可以在深部含水，但它们要么需要极特殊的成分才能保持稳定，要么会在极深地幔的高温环境下分解。
为了探索水分存储的新可能，科研人员利用激光加热金刚石压腔设备，将微小的样品置于两端仅有纸张厚度的金刚石针尖之间高压挤压，并用激光进行剧烈加热，从而成功模拟了下地幔极深处的超高压与超高温环境。
在这些极端条件下，科学家们首次发现了两种此前未知的氢氧化铁矿物(Fe₅O₁₂Hx 和 Fe₇O₁₂Hx)。实验表明，这两种矿物具有极高的密度和稳定性，能够在极为宽广的下地幔环境条件下捕获并长期锁住巨量的水分。令人惊叹的是，即使在水资源极其匮乏的环境中，例如初始原料中水含量不足0.1%时，微量的氢微粒也足以稳定这些高度水合的铁化合物。
地球内部并非存在着某种巨大的地下海洋，所有深层水都必须以化学键的形式结合在矿物晶体结构中。在地球形成早期的原始基底岩浆洋冷却结晶过程中，这些含水矿物一旦形成，就会因密度高于周围地幔岩石而逐渐下沉，最终积聚在核幔边界。
这些深藏不露的水分并非永久封闭。随着地幔对流将含水物质向上运移，环境压力的降低会导致这些矿物失去稳定性，从而将水分释放到其他地幔相中。最终，部分水分会通过地幔柱和火山喷发重新回到地表。这一发现还顺带解开了学术界此前的一个谜团：早期高压实验中观察到的某种神秘H相矿物，正是某种因微量水分污染而稳定的氢氧化铁。拜罗伊特大学的矿物物理学家 Leonid Dubrovinsky 表示，极微量的氢元素就足以稳定这些高度水合的铁化合物。
尽管这两种新矿物的含水量上限、在核幔边界的具体演化过程，以及水分重返地表的时间周期等细节仍有待进一步厘清，但发表在《自然·地球科学》上的这一突破性成果证明，地球的水循环可能一直延伸到了地核的边缘，为破解地球如何获得并保持水分的世纪难题提供了关键钥匙。
原文：https://www.sciencealert.com/earth-may-be-harboring-a-hidden-stash-of-water-up-to-1800-miles-below-the-surface