魔法尖晶石

地球在许多方面不同于太阳系的其他成员,但与人类生存最密切相关的地方是地球表面存在大量液态水。水是如何形成的仍然是一个有争议的问题。科学家们一直认为地球上的大部分水来自彗星,但是最近欧洲航天局的罗塞塔项目的发现引起了人们的怀疑。

俄亥俄州立大学的研究人员做出了不同的假设:如果地球可以自己制造水呢?

这个有趣的假设是由助理教授温迪·帕内罗和研究生杰夫·皮格特提出的。他们假设有一个人类以前不知道的地质和化学过程,可以在地球深处产生水,最终上升到地球表面,在地球板块运动期间变成海洋。如果他们是对的,地球上的大部分水可能来自这种方式,只有一小部分水来自彗星和其他太空物质。

几个月前,这个假设可能被认为是荒谬的,但现在来自彗星67P的数据也挑战了传统观点。罗塞塔从彗星上采集了水样,并将其与地球上的水进行了比较。如果地球上的水真的来自木星彗星,如67P,两种水中氢同位素的比例应该差不多。分析表明,67P水中的重氢含量明显高于地球,这表明地球上的水不是来自这些彗星。天文学家指出,地球上的水也可能来自小行星,尽管小行星上的水比彗星少得多。

我们不需要俄亥俄州立大学的新研究来理解这个问题。这里的核心问题是岩石的外观可能是干燥的,但是一些矿物质在适当的环境中确实能产生大量的水。这些研究人员说,氢原子可以通过岩石的天然裂缝进入岩石,许多矿石富含氧气。在适当的温度和压力条件下,氢原子和氧原子可以以水的形式释放出来。

为了验证这个假设,研究小组使用了一种叫做钻石钻床的设备来压缩几种不同的矿石。通过这种方式,小岩石样本可以被放置在与地球深度相似的压力状态下。同时,他们用激光加热岩石来模拟地幔附近的温度。通过这种方式,研究人员可以知道不同矿石中可以储存多少氢气,从而计算出不同岩层中可以产生多少水。

一些矿石很少捕获氢,但是尖晶石(见上图)似乎是一个地下制水工厂。尖晶石储量非常大,它们可以与石榴石合作,石榴石具有同样高的含水量,位于地下更深处。可能形成的水量相当于地表水总量的50%。在板块运动的作用下,这些矿石将上升到表面,并携带自由氢原子和氧原子一起上升。这两种原子在地球表面形成水,最终汇聚成海洋。

(原文来自geek.com,原作者:瑞安·惠特瓦姆,蝌蚪君编译。请注明转载来源。)