最近从稀有钻石中提取了有关地球深处水的线索。
一种罕见的钻石可能表明水可以比科学家以前认为的更深入地渗透到地球内部。
尽管地球上超过 70% 的地方都被水覆盖，但地下 200 多英里（322 公里）的矿物中也含有水，包括上地幔，即地壳“漂浮”在其上的半可塑性层。 长期以来，科学家们一直认为，随着上地幔过渡到更热、密度更大的下地幔，矿物质可以容纳的水量要少得多。
但在 9 月 26 日发表在《自然地球科学》杂志上的一项新研究中，研究人员发现钻石含有内含物或其他微小的矿物，它们可以容纳更多的水，并且似乎存在于边界上 在上地幔和下地幔之间。 结果表明，地球中的水可能比科学家想象的更深，这可能会影响我们对深水循环和板块构造的理解。
结果出乎意料，主要研究作者 Tingting Gu 说，他目前是印第安纳州普渡大学的矿物物理学家，但在研究期间是纽约市美国宝石学院的研究员。
Gu 和她的同事检查了 IaB 型钻石，这是一种来自博茨瓦纳 Karowe 矿的稀有钻石，形成于地下深处，并且通常在地球中存在很长时间。 为了研究这颗钻石，他们使用了“非破坏性”的分析形式，包括拉曼显微光谱法，它使用激光非侵入性地揭示材料的一些物理特性，以及 X 射线衍射来观察钻石的内部结构而无需将其切开 .
在钻石的内含物中，研究人员发现了一种名为环伍德石的矿物，它的化学成分与橄榄石相同，橄榄石是上地幔的主要材料，但在如此强烈的温度和压力下形成，直到 2008 年，科学家们才在一个陨石样本，顾说。菱木矿通常位于上地幔和下地幔之间的过渡带，位于地球表面以下约 255 至 410 英里（410 至 660 公里）之间，其含水量比被认为在下地幔中占主导地位的矿物 Bridgmanite 和铁方镁石要多得多。地幔，研究作者指出。
但是，与通常在过渡带中发现的矿物不同，围绕这种林伍德岩的是下地幔典型的矿物形式。因为包裹的钻石保留了这些矿物在地球深处出现时的特性，研究人员可以找到这些矿物所承受的温度和它们所承受的压力。他们估计矿物的深度在地表以下约 410 英里（660 公里）处，靠近过渡带的外边界。分析进一步表明，在含水或水饱和的环境中，菱镁矿可能正在分解成更典型的下地幔矿物，这暗示水可能会从过渡带渗透到下地幔中。
作者指出，虽然之前的研究已经在钻石包裹体中发现了一些来自下地幔的矿物质，但这种包裹体中的材料组合是独一无二的。研究作者说，之前的研究结果还不清楚这些矿物质是否暗示下地幔中存在含水矿物质。由于没有人直接对地球表面下方约 7 英里（11 公里）深处的岩石进行采样，因此钻石内含物是地幔中为数不多的矿物来源之一。
顾说，这些结果可能对理解深水循环或行星表面和深层内部之间的水循环产生影响。
“如果能将水储存在更深的地方，[水循环]的时间尺度实际上要短得多，”顾说，这意味着如果水储存在地下深处，水的自我更新时间就会更短。
这些发现也可能影响板块构造模型。顾说，她希望科学家们能够将这项研究的发现纳入地幔中的水如何影响地球内部对流等过程的模型中。这种电流通过不均匀地加热地幔为板块构造提供动力，导致较热的部分在数百万年内上升并移动地球板块。
顾说，尽管有时将内含物视为钻石中的瑕疵，使它们不那么受欢迎，但它们可以提供有价值的科学信息。
“不要害怕购买带有内含物的钻石，”她说——你永远不知道它们可能包含什么。