研究发现地幔中的水库的水量是海洋中水量的三倍

地球内部结构深处约 700 公里处仍然储存着大量的水。地下水库储存的水量相当于表层海洋总水量的三倍。通过分析地震产生的波浪来识别该矿床。该数据出现在《科学》杂志发表的一篇科学文章中。

这一发现改变了有关陆地水资源起源的传统模型。之前的假设指出，彗星和小行星的影响是地球最初十亿年的主要水合作用来源。新证据表明，很大一部分水是从地球内部产生的。其内部机制有助于证明在整个地质时代维持海洋体积的合理性。

矿物尖晶石在保水方面的作用

深层储存并不以液态地下湖泊或河流的形式出现。该资源被困在一种名为尖伍德石的稀有矿物的分子结构中。这种蓝色岩石只有在极端压力条件下才能保持稳定性。它形成的理想环境是地幔过渡带。该带延伸至地壳以下 410 至 660 公里处。

尖晶石的作用类似于微型海绵。它将氢和氧分子直接吸收到其晶体成分中。这种材料的保留能力使下地幔能够储存大量的自然资源。岩石中持续存在的水分会改变深层地质材料的物理行为。研究人员可以使用高精度设备从表面测量这些物理变化。

地震方法绘制了地球的深度

绘制深层区域地图需要使用广泛的测量设备网络。西北大学研究员史蒂文·雅各布森负责协调结构数据的收集。该团队使用了安装在美国不同地区的大约 2,000 台地震仪捕获的信息。这些设备在数月的连续观测中记录了 500 多次不同震级的地震所产生的振动。

地震波根据其通过的介质改变其传播速度。与干燥地层相比，当振动穿过潮湿的岩石时，位移发生得更慢。准确测量这些减速度使科学家能够确定水浓度的坐标。雅各布森将这一技术程序与对地球进行核磁共振成像进行了比较。该方法无需进行不可能的钻探即可揭示隐藏在构造板块下方的动力学。

直接影响海平面的稳定性

深层水库的存在起到了天然水调节系统的作用。地表水通过俯冲带下降到地幔中，俯冲带中的构造板块相互俯冲。尖伍德石在地质过程中吸收了一些这种物质。数百万年后，资源通过火山喷发和岩浆上升返回地壳。连续的循环使海洋保持长期的平衡状态。

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如果没有这种内部排水和储存机制，地球的地理结构将具有不同的形状。将所有地下水转移到地表将使海洋上升到极端水平。液体覆盖将淹没当今所有大陆。只有最高山脉的山峰仍暴露在水线以上。内部动力避免了这种全球性洪水情景，并允许陆地生命的发展。

深循环还提供了有关地球环境长期宜居性的答案。火星等邻近行星的表面在遥远的过去曾有液态水，但这些资源却流失到了太空中。月球在形成过程中并没有形成大量的水储备。正是由于能够利用下地幔中的资源补充海洋，地球才得以保持其有利于生命生存的条件。

下地幔勘探的下一步

目前的结论主要基于北美领土下的地震读数。科学家计划扩大分析的覆盖范围，以验证这一现象的全球分布。主要目的是确认水合尖杉石是否在岩心周围形成连续层或集中在孤立的区域中。扩大监测需要整合来自不同政府和研究机构运营的国际地震网络的数据。

进一步的地质研究将寻求澄清专家尚未量化的变量。研究的下一阶段将重点关注行星行为的具体指标：

• 绘制其他大陆构造板块下水合矿物存在情况的地图。
• 地幔过渡带支持的最大水体积的详细计算。
• 测量表层和深层之间的资源传输速度。
• 评估内循环对长期维持地球气候的影响。
• 数据在分析系外行星及其在宇宙中潜在的宜居带中的应用。

对这个隐藏的水系统的详细了解完善了有关地球演化的理论模型。每一次新记录的地震都提供了有关地球内部结构的额外信息。积累的数据表明，深层地质动力学对地表生态系统的维持有直接影响。现代地质学开始将地幔视为水循环的活跃和基本组成部分。