研究發現地函中的水庫的水量是海洋中水量的三倍

地球內部結構深處約 700 公里處仍儲存著大量的水。地下水庫儲存的水量相當於表層海洋總水量的三倍。透過分析地震產生的波浪來識別該礦床。這些數據出現在《科學》雜誌發表的一篇科學文章中。

這項發現改變了有關陸地水資源起源的傳統模型。先前的假設指出，彗星和小行星的影響是地球最初十億年的主要水合作用來源。新證據表明，很大一部分水是從地球內部產生的。其內部機制有助於證明在整個地質時代中維持海洋體積的合理性。

礦物尖晶石在保水方面的作用

深層儲存並不以液態地下湖泊或河流的形式出現。該資源被困在一種名為尖伍德石的稀有礦物的分子結構中。這種藍色岩石只有在極端壓力條件下才能保持穩定。它形成的理想環境是地函過渡帶。該帶延伸至地殼以下 410 至 660 公里處。

尖晶石的作用類似微型海綿。它將氫和氧分子直接吸收到其晶體成分中。這種材料的保留能力使下地函能夠儲存大量的自然資源。岩石中持續存在的水分會改變深層地質材料的物理行為。研究人員可以使用高精度設備從表面測量這些物理變化。

地震方法繪製了地球的深度

繪製深層區域地圖需要使用廣泛的測量設備網路。西北大學研究員史蒂文·雅各布森負責協調結構數據的收集。該團隊使用了安裝在美國不同地區的大約 2,000 台地震儀捕獲的資訊。這些設備在數月的連續觀測中記錄了 500 多次不同震級的地震所產生的振動。

地震波會根據其通過的介質改變其傳播速度。與乾燥地層相比，當振動穿過潮濕的岩石時，位移會發生得更慢。準確測量這些減速度使科學家能夠確定水濃度的座標。雅各布森將這項技術程序與對地球進行核磁共振成像進行了比較。此方法無需進行不可能的鑽探即可揭示隱藏在構造板塊下方的動力學。

直接影響海平面的穩定性

深層水庫的存在起到了天然水調節系統的作用。地表水經由俯衝帶下降到地函中，俯衝帶中的構造板塊相互俯衝。尖伍德石在地質過程中吸收了一些這種物質。數百萬年後，資源經由火山爆發和岩漿上升返回地殼。連續的循環使海洋保持長期的平衡狀態。

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如果沒有這種內部排水和儲存機制，地球的地理結構將具有不同的形狀。將所有地下水轉移到地表將使海洋上升到極端水平。液體覆蓋將淹沒當今所有大陸。只有最高山脈的山峰仍暴露在水線以上。內部動力避免了這種全球性洪水情景，並允許陸地生命的發展。

深循環也提供了地球環境長期宜居性的答案。火星等鄰近行星的表面在遙遠的過去曾有液態水，但這些資源卻流失到了太空中。月球在形成過程中並沒有形成大量的水儲備。正是由於能夠利用下地函中的資源補充海洋，地球得以維持其有利於生命生存的條件。

下地函勘探的下一步

目前的結論主要基於北美領土下的地震讀數。科學家計劃擴大分析的覆蓋範圍，以驗證此現象的全球分佈。主要目的是確認水合尖杉石是否在岩心周圍形成連續層或集中在孤立的區域。擴大監測需要整合來自不同政府和研究機構運作的國際地震網路的數據。

進一步的地質研究將尋求澄清專家尚未量化的變數。研究的下一階段將聚焦在行星行為的具體指標：

• 繪製其他大陸構造板塊下水合礦物存在情形的地圖。
• 地函過渡帶支援的最大水體積的詳細計算。
• 測量表層和深層之間的資源傳輸速度。
• 評估內循環對長期維持地球氣候的影響。
• 數據在分析系外行星及其在宇宙中潛在的宜居帶的應用。

對這個隱藏的水系統的詳細了解完善了有關地球演化的理論模型。每一次新記錄的地震都提供了有關地球內部結構的額外資訊。累積的數據表明，深層地質動力學對地表生態系統的維持有直接影響。現代地質學開始將地函視為水循環的活躍和基本組成部分。