地球上最初形成的亿年研首环境在46亿年前十分恶劣：频繁而剧烈的撞击使地面沸腾成翻滚着热岩浆海洋。由于那时代的前地球条件下根本无法存在液态的水，地球上的存水次揭生命也未能在此生存繁衍下去。

来自中国科学院广州地球化学所的火种中研究者们通过一系列创新性的实验发现，在远古时期极其炙热的国科环境中，大量水分可以高效地被地质岩浆中的亿年研首矿石在高温高压状态下封闭与地幔底部深处。

图示描绘了布里奇曼石是前地球如何在地球的深层熔岩洋中被冻结的场景，该研究所为广州地球化学所。存水次揭

这项对地球深部水资源的火种中最新发现更新了人类关于深部储水库存和起源的知识，并提供了证据表明，国科深层水可能是亿年研首将地球从炽热状态转变为适合居住环境的关键力量。相关研究论文已通过北京时间12月12日0时发布的前地球《科学》在线发布。

颠覆常规认知

研究者们说，存水次揭在地球上早期时期，火种中熔融海洋冷却的国科过程中，会形成固态的矿石，逐渐形成地幔。其中，布里奇曼石是地幔中最先结晶，并且含量超过一半的主要矿物。它就像是一个微小的储水容器，“锁水”能力直接影响有多少岩浆可以转化为固体地球中的水。

以往关于布里奇曼石的研究认为其储水量有限，不过在本次研究中，杜治学团队运用自主研发的高压高温实验装置成功将温度提升至4100摄氏度。最新的研究表明矿物的“锁水”性能随温度的升高而显著增强。

这意味着，即便是在地球最炎热的“岩浆洋”时期，那时正处于地质演化过程中的布里奇曼石也成功地俘虏了许多大量水分子，并且能够有效地将其锁封在岩石中，从而彻底颠覆了人们对于深地幔几乎不含水分的传统认识。

"实现一系列的突破"

研究者提出，在实验室里进行模拟实验是关键挑战之一：即深度下到地下大约六百六十米的极端环境，而且要精确捕获在不到头发丝细一半尺寸范围内的痕微量水体信号。

以下是相关内容的简体中文版本：此项研究成果的相关图表。广州中国科学院地质地球所供图

该团队首先研发出一个能够产生激光加热与进行高清晰度成像的金刚石压舱柜，成功模拟地球深层的地幔环境，在其中精确测定相平衡的最高温度，并据此证明温度在控制水资源分布过程中的关键作用。

研究者还在依托广州地球化学研究所的先进分析平台的基础上，采用了冷冻三维电子衍射、纳米二次离子质谱等尖端科技手段，并结合地质科学院的地质所龙涛研究员团队的原子探针断层扫描技术，发明了系列独特的微纳尺度痕量水分析新方法。

这一系列的技术突破，就如同将微观世界装上高分辨的“化学CT”与“质谱仪”，从而使本项研究得以成功，即在微米级的样品中能够清晰识别出分子分布信号并破译布里奇曼石的“锁水密码”。

具有重大的价值和影响。

基于研究新发现，研究人员开发了岩浆海洋结晶模型，该模型模拟结果显示：由于地球早期高温下布里奇曼石强大的“锁水”功能，在岩浆海洋冷却之后，下地幔成为了整个固体地幔中最大的储水层，其储水量可能相当于此前的1倍至50倍。根据估算，早期固态地幔内所含水量，大约相当于相当于19个现代全球海洋的总水量。

科研人员们正在科学实验室工作。

研究者表明，地下的水流并非恒定不变的仓库，反而像是地球这台大型地质机械机体内运作自如的润滑油，能够降低地壳岩石的熔点和黏性，促使内部物质流动和板块活动等重要地质进程的发生，并赋予地球持续演化的潜力。

他们认为随着时间的推移深部水通过火山活动等地质过程逐渐被泵回地表参与形成原始的大气和海洋，而这股来自地球胚胎时期的热泉可能就是推动地球由火山地狱转变成为一颗绿色的宜居星的动力源。