可以说,这些岩石像一个巨大的水库,它的含水量至少与地球上所有河流、海洋和冰川中的水量加起来一样多 , 或许还是海洋水量的4倍、6倍或10倍 。但它们一直被深埋在我们脚下410千米(约255英里)处 。
这种奇特的“第四种形态”的水,还可能隐匿在你家的厨房中 。如果你家厨房的绿石灶台是用蛇纹石做成的 , 假设一块蛇纹石的锅台面板重约90公斤,在这块石头中,就有约10公斤会是水 , 即石头中可能融入了10升水 。但是,这种融合并不像把鸡蛋搅在稀面糊中那样,而是水融进矿石的每个分子中,即裹在构成蛇纹石的镁、硅和氧原子的点阵结构中 。几乎地下410千米深处的矿石大都以这样的方式融进了水,当然这些水的存在形态并不是我们所熟知的那种——410千米厚的岩石叠加在一起所产生的重力,以及2000华氏度(约1093.33℃)高温加热的共同作用下 , 一个氢原子会离开水分子,留下一个羟基,而这个氢原子会融入矿石分子 。科学家把这种融入水的矿石称为“水合矿物质”(即“水岩”) 。
有一点难以理解之处:一旦把羟基和单独的氢原子注入岩石的晶体点阵,埋在地下近500千米的深处,这些原子若依然结合成水分子,将以何种方式存在?
美国西北大学的地球物理学家史蒂芬·雅各布森专门研究地球内部的热量、压力,以及人类几乎不能到达的漆黑世界 。他用巨大的压力(用来锻造人造钻石的压力)模拟在地下约500千米深处的压力和温度,将水挤进岩石 。他说:“如果去除压力和温度,氢原子和羟基会合成水分子 。如果它不在岩石中,它就是水 。如果它被融入岩石,它看起来就还是岩石 。所以矿石是地球上大部分水的存在之处——水就在矿石中 。”
可以这样形象地解释:在适当的温度和压力下 , 某种矿石的确将水吸入其分子结构中,就像海绵吸水一样 。而水分子进入矿石就会分解,分解为一个氢原子和一个羟基 。所以矿石中绝对有水 。
而且科学家至少从三方面得出了结论:水岩确实比没有水合状态时更柔韧,更易变形;科学家能用红外线分光镜测量出矿石分子结构中的水分子;最重要的是,当矿石承受的压力和温度以适当的方式被去除时,氢原子和羟基就会从矿石中脱离 , 以水的形式从矿石中流出 。
科学家认为 , 他们已经弄清楚,这种水岩遍布地下400-650千米的深处 , 厚达240千米,比地球表面的水层还要厚 。
雅各布森说,即使这种矿石的含水量只有1%,其水量也很大 , 实际上已相当于地球海洋水量的几倍 。如今全球有成百上千名科学家正在研究地球深层水的物理特性和巨大作用 。
我们也许看不见这种隐身在地球深处的水,而且这种水或许比美国国家航空航天局2009年在月球上发现的水的存在形式更难研究、更难理解,但地球的深层水与美国圣莫尼卡码头、英国多佛白崖的汹涌波涛,以及南非约翰内斯堡或上海的地平线涌起的风暴云其实都有关联 。
3 或许真正的水循环是这样的——
陨石-海水-深层水岩-火山云-海水-深层水岩
约瑟夫·史密斯是美国科罗拉多大学的地质学家 , 致力于研究深层水的动力学和重要意义,也是该领域的先驱之一 。他认为,地幔深处矿石中的水是从海洋中而来,而地球表面的水其实又来自于地幔深处的深层水 。
史密斯解释说,海洋底部有一层叫橄榄石的矿物质 。当橄榄石和海水发生化学反应时,会生成蛇纹石,即上面所讲过的、能当厨房灶台用的绿石 。然后,在大陆板块相互挤压的地方,海洋底发生“潜没”,即在大陆漂移的作用下,这些矿石被猛地推入地球内部 。因此 , 这些浸透了水的蛇纹石便进入了地壳 。
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