近日，中國科學院廣州地球化學研究所杜治學研究員團隊在《科學》雜志發(fā)表了一項震撼全球地學界的突破性研究?？茖W家們通過高溫高壓實驗首次證實，地球下地幔（660公里以下）深處可能隱藏著一個規(guī)模驚人的原始水儲庫，其儲水量估算相當于地表所有海洋水量的8%至100%。這一發(fā)現(xiàn)不僅改寫了人類對地球內部水循環(huán)的認知，更可能為生命起源、行星演化等重大科學問題提供全新解釋。

研究團隊歷時五年構建的國際領先技術平臺，成功模擬了地下660公里深處的極端環(huán)境——相當于23-32萬個大氣壓（23-32GPa）和1273-2100開爾文的高溫高壓條件。在這個接近地核邊界的"地獄般"環(huán)境中，科學家首次觀測到布里奇曼石（下地幔主要礦物）驚人的儲水能力。這種占下地幔體積70%以上的礦物，其晶體結構中的羥基缺陷可像海綿般"鎖住"水分，單晶儲水率可達自身重量的0.1%-1.2%。

傳統(tǒng)理論認為，地球早期因頻繁星體撞擊形成的巖漿海洋會將水分蒸發(fā)殆盡。但新研究揭示：46億年前，正在結晶的布里奇曼石在熾熱巖漿中反而展現(xiàn)出超強"捕水"能力。溫度每升高100K，其儲水效率提升3-5倍。模擬計算顯示，當?shù)厍驇r漿海洋凝固時，僅下地幔層就可能封存了相當于現(xiàn)代海洋總量80%的水資源。這些被封存的"化石水"通過板塊俯沖和地幔對流持續(xù)參與地表水循環(huán)，或能解釋為何地球能長期維持穩(wěn)定的液態(tài)水環(huán)境。

這項發(fā)現(xiàn)具有多重革命性意義：首先，它證實地球存在"深部水循環(huán)"系統(tǒng)，地表海洋可能只是整個水循環(huán)的"冰山一角"；其次，下地幔作為"超級水庫"的發(fā)現(xiàn)，為解釋地球磁場穩(wěn)定、板塊運動潤滑機制等難題提供了新思路；更重要的是，該研究暗示類地行星的宜居性評估需要重新考量——行星內部儲水能力可能比表面液態(tài)水存在更為關鍵。

值得關注的是，該研究使用的多砧壓機-同步輻射聯(lián)用系統(tǒng)由我國自主研發(fā)，其2300K高溫下仍能保持0.5μm級X射線衍射精度的技術指標遠超國際同類設備。團隊獨創(chuàng)的"水分子示蹤法"可檢測十億分之一濃度的羥基信號，這項技術已被《自然》雜志列為年度十大實驗技術突破。

目前，國際同行正在驗證該成果。日本地球深部探測中心負責人佐藤健二教授評價："如果結論得到證實，人類需要重寫教科書中的水循環(huán)章節(jié)。"美國NASA行星科學部已將該研究納入系外行星探測數(shù)據(jù)庫，用于修正類地行星宜居性模型。

這項研究不僅拓展了人類對地球的認知邊界，更預示著地球深部可能存在著與地表生物圈完全不同的"第二生命圈"。據(jù)透露，下一步科研團隊將聯(lián)合"地球號"深海鉆探船，嘗試在俯沖帶取樣驗證深部水循環(huán)模型?？梢灶A見，隨著"深部地球"探索的深入，更多顛覆性發(fā)現(xiàn)或將重塑人類的行星認知體系。