深水循环会改变我们对行星演化的理解吗?

2019-12-24 16:09:22

每个小学生都了解水循环-蒸发,冷凝,沉淀和收集。但是,如果在地质时间尺度上发生了这一过程的深层地球成分,使我们的星球成为维持生命的理想之选,那该怎么办呢?

卡内基的Yanyan Lin和Michael Walter以及前卡内基的科学家和现任合作者在上海高等科学技术研究中心发表的新著作在美国国家科学院院刊上发表 阿尔贡国家实验室的岳孟(Yue Meng)演示了一种重要的矿物,称其为菱镁矿,即使在极端条件下(例如在地球下地幔中发现的那些条件下),也能够存储和输送大量的水。

这很重要,因为它表明到地幔中的水可能比以前认为的要多,这表明整个地幔水循环是可能的。

“要想进入地幔,必须将水掺入地表的矿物中,然后在行星深处发现的条件下将其稳定地保持在这些结构中,”主要作者林说。

研究人员使用基于实验室的拟态技术研究了矿物辉石,这是一种高压形式的石英,当它在高压和高温条件下与水接触时。我们已经知道,地球上地幔中的硅酸盐矿物中可以储存大量的水,深层地幔存在100至670公里(或62至416英里)。但是研究小组在模拟条件下检查了水辉石和水,就像在下地幔深处发现的那样,水深在670至2,900公里(或416至1,802英里)之间,人们认为可以将更少的水稳定地储存在矿物中。

毛泽东解释说:“皂土是一种基于二氧化硅的矿物,是大洋地壳的主要成分。” “在板块构造中,存在着被称为俯冲带的区域,在这些区域中,大洋板块在大陆板块下方滑动,从地球表面沉入深度。当这种情况发生时,将水辉石运送到地幔中。”

在地幔深处约700公里(或535英里)深处发现了含有含水矿物包裹体的钻石,这表明,如果找到合适的矿物来搭便车,水的确至少会跌得那么远。

芒硝是一种这样的矿物,但是它是否能够将更深的水吸收到下地幔中?这是研究人员着手发现的。

他们用水将细小的水银样品置于正常大气压的约320,000至510,000倍的范围内,并将其加热到约1,000至1,500摄氏度,以模拟从上地幔条件到下地幔条件的梯度。值得注意的是,他们发现即使在这些条件下,水滑石也可以容纳大量的水。

沃尔特解释说:“如果能够在较低的地幔压力和温度下将水储存在矿物中,那么这可能表明在很长的地质时间尺度上存在全球水循环。” “这可能会改变我们对行星内部深度可能影响或控制地表水含量的理解。”

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