近日，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所杜治學(xué)研究員團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志發(fā)表了一項(xiàng)震撼全球地學(xué)界的突破性研究?？茖W(xué)家們通過高溫高壓實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)，地球下地幔（660公里以下）深處可能隱藏著一個(gè)規(guī)模驚人的原始水儲(chǔ)庫，其儲(chǔ)水量估算相當(dāng)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(duì)地球內(nèi)部水循環(huán)的認(rèn)知，更可能為生命起源、行星演化等重大科學(xué)問題提供全新解釋。

研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年構(gòu)建的國際領(lǐng)先技術(shù)平臺(tái)，成功模擬了地下660公里深處的極端環(huán)境——相當(dāng)于23-32萬個(gè)大氣壓（23-32GPa）和1273-2100開爾文的高溫高壓條件。在這個(gè)接近地核邊界的"地獄般"環(huán)境中，科學(xué)家首次觀測(cè)到布里奇曼石（下地幔主要礦物）驚人的儲(chǔ)水能力。這種占下地幔體積70%以上的礦物，其晶體結(jié)構(gòu)中的羥基缺陷可像海綿般"鎖住"水分，單晶儲(chǔ)水率可達(dá)自身重量的0.1%-1.2%。

傳統(tǒng)理論認(rèn)為，地球早期因頻繁星體撞擊形成的巖漿海洋會(huì)將水分蒸發(fā)殆盡。但新研究揭示：46億年前，正在結(jié)晶的布里奇曼石在熾熱巖漿中反而展現(xiàn)出超強(qiáng)"捕水"能力。溫度每升高100K，其儲(chǔ)水效率提升3-5倍。模擬計(jì)算顯示，當(dāng)?shù)厍驇r漿海洋凝固時(shí)，僅下地幔層就可能封存了相當(dāng)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(duì)流持續(xù)參與地表水循環(huán)，或能解釋為何地球能長(zhǎng)期維持穩(wěn)定的液態(tài)水環(huán)境。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)具有多重革命性意義：首先，它證實(shí)地球存在"深部水循環(huán)"系統(tǒng)，地表海洋可能只是整個(gè)水循環(huán)的"冰山一角"；其次，下地幔作為"超級(jí)水庫"的發(fā)現(xiàn)，為解釋地球磁場(chǎng)穩(wěn)定、板塊運(yùn)動(dòng)潤(rùn)滑機(jī)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(píng)估需要重新考量——行星內(nèi)部?jī)?chǔ)水能力可能比表面液態(tài)水存在更為關(guān)鍵。

值得關(guān)注的是，該研究使用的多砧壓機(jī)-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(jí)X射線衍射精度的技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)超國際同類設(shè)備。團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)的"水分子示蹤法"可檢測(cè)十億分之一濃度的羥基信號(hào)，這項(xiàng)技術(shù)已被《自然》雜志列為年度十大實(shí)驗(yàn)技術(shù)突破。

目前，國際同行正在驗(yàn)證該成果。日本地球深部探測(cè)中心負(fù)責(zé)人佐藤健二教授評(píng)價(jià)："如果結(jié)論得到證實(shí)，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(xué)部已將該研究納入系外行星探測(cè)數(shù)據(jù)庫，用于修正類地行星宜居性模型。

這項(xiàng)研究不僅拓展了人類對(duì)地球的認(rèn)知邊界，更預(yù)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(tuán)隊(duì)將聯(lián)合"地球號(hào)"深海鉆探船，嘗試在俯沖帶取樣驗(yàn)證深部水循環(huán)模型?？梢灶A(yù)見，隨著"深部地球"探索的深入，更多顛覆性發(fā)現(xiàn)或?qū)⒅厮苋祟惖男行钦J(rèn)知體系。