150年前，法國科幻小說先驅(qū)儒勒?凡爾納在《地心游記》中描述了地球內(nèi)部的巨大海洋。一直以來，人們僅僅把這個(gè)描述當(dāng)作是一種科幻，但今天，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)凡爾納的描述其實(shí)是“科”而不是“幻”，是地球“肚里”埋藏的一個(gè)驚天秘密。不僅如此，地球“肚里”還有一個(gè)驚天秘密!
地球竟然有“一大肚子水“
本世紀(jì)初，日本東京技術(shù)學(xué)院的科學(xué)家猜測(cè)，地球不僅僅是地殼的表層有水，很可能在地殼下面的地幔里，也有水。為了證實(shí)這個(gè)猜測(cè)，科學(xué)家做了個(gè)模擬的“下地?！薄Ｏ碌蒯Ｊ蔷嗟乇?50～2900千米的部分，主要成分是硅酸鹽、金屬的氧化物和硫化物，所以下地幔又稱金屬帶。這個(gè)模擬的下地幔是按照真實(shí)下地幔中的元素和各自在地幔中所占的比例，由含鎂、鐵、鈣、硅、氧等元素的混合礦物做成的。因下地幔中的化合物吸收了大量的水，所以礦物的發(fā)射光譜能夠透露出其中的含水信息。根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬后發(fā)現(xiàn)，模擬下地幔中的物質(zhì)里水含量占了0.2%。基于這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，科學(xué)家推測(cè)，地球內(nèi)部的水是地表水的5倍多。
這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也得到了實(shí)際觀測(cè)的佐證。前不久，美國華盛頓州立大學(xué)的一個(gè)地震學(xué)小組分析了將近60萬份的震波圖――地震穿過地球時(shí)產(chǎn)生的震波記錄。他們注意到，在亞洲大陸下面地震波表現(xiàn)出了減弱的現(xiàn)象，而且速度也略有減慢。因?yàn)樗梢詼p慢地震波的速度，所以大量的減弱和減慢的跡象可以預(yù)測(cè)那里存在著水。例如上圖中左圖是右圖的一個(gè)橫切面圖，它呈現(xiàn)了下地幔中震波衰減的異常圖像。兩幅圖片中，紅色表示異常松軟和脆弱的巖層，里面可能富含了水分;藍(lán)色表示異常堅(jiān)硬的巖石。根據(jù)這個(gè)發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家推測(cè)在東亞所處位置的下地幔中，存在著一個(gè)非常巨大的水庫，其中的含水量相當(dāng)于一個(gè)北冰洋的水量。
此外，加拿大科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了地球深處有水的真實(shí)證據(jù)，這個(gè)證據(jù)就是一位業(yè)余淘寶者2008年在巴西發(fā)現(xiàn)的一小塊臟兮兮的石頭。科學(xué)家后來鑒定發(fā)現(xiàn)，這微粒竟然是尖晶橄欖石。不過這塊石頭僅僅被稱為微粒，因?yàn)樗睆絻H僅只有3毫米。尖晶橄欖石是一種特殊礦物質(zhì)，它形成于地幔上層和下層之間的過渡層，因?yàn)樵搮^(qū)域具有超高壓力和溫度。如今它竟然出現(xiàn)在地面，不能不說是奇跡。通過進(jìn)一步檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，這塊尖晶橄欖石1.5%的成分是水分子。這個(gè)尖晶橄欖石樣本其實(shí)表明，地幔的過渡層應(yīng)該存在蓄水層，那里的含水量可能相當(dāng)于地球表面水量的總和。
綜合種種證據(jù)表明，地球的地幔區(qū)域應(yīng)該存有大量的水，這改變了以往人們對(duì)地球內(nèi)部成分的認(rèn)識(shí)。
地球竟然能“吃石頭，吐鉆石”
我們知道，地球上的綠色植物能“吃”二氧化碳，然后經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖，并“吐”出氧氣，從而完成植物的“碳循環(huán)”。而科學(xué)家推測(cè)，地球地層深處很可能會(huì)在某一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行一次碳循環(huán)，與植物不同的是，地球“吃”的是石頭，“吐”的是鉆石。
早些時(shí)候，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，地球內(nèi)部的地幔淺層部分，就會(huì)“吃石頭，吐鉆石”，因?yàn)槟壳暗厍虼蟛糠帚@石均來自地表下不到19千米的地方。那里的鉆石有著與地表巖石相同的組成成分，之所以這樣，是因?yàn)榈貧ぷ儎?dòng)，把地表的巖石帶到了較淺層的地幔，在那里，地幔內(nèi)部的特殊環(huán)境把部分巖石“變成”了鉆石，后來部分鉆石又被金伯利巖帶到了地表。金伯利巖是由火山爆發(fā)所產(chǎn)生的，這種巖石一直是人們尋找鉆石的“指標(biāo)巖”，尋找鉆石礦就是由尋找金伯利巖開始的。
最近，美國的一個(gè)研究小組在巴西一個(gè)地區(qū)的下地幔、地幔對(duì)流上方及它們之間的過渡區(qū)，發(fā)現(xiàn)了6顆來自地幔深處的鉆石。他們研究了這些鉆石中碳原子的各種同位素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些碳元素多來自火山噴發(fā)的巖漿形成的巖石，即包含有少量碳-13的玄武巖。這說明，地球的下地幔也能“吃石頭，吐鉆石”，下地幔與地表之間在持續(xù)著一種“碳循環(huán)”――而這很可能是地幔大規(guī)模運(yùn)動(dòng)的一種規(guī)律。
最近，美國華盛頓卡內(nèi)基研究所的科學(xué)家使用實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備，模擬了地球深處的壓力環(huán)境。在加壓的過程中，科學(xué)家在設(shè)備里投入了一種新的巖石材料，這種巖石材料由二氧化碳轉(zhuǎn)化而成，科學(xué)家將其稱為聚合物二氧化碳。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，這種材料變成了一種“超級(jí)鉆石”，這種鉆石比一般鉆石具有更優(yōu)的品質(zhì)特征。這個(gè)實(shí)驗(yàn)從一個(gè)側(cè)面證明，當(dāng)?shù)乇淼膸r石進(jìn)入地幔以后，被地幔加工成鉆石的概率極高，說明地球“吃石頭，吐鉆石”不但有事實(shí)依據(jù)，還有理論依據(jù)。
地球“肚里”還埋藏哪些驚天秘密?
那么，地球“肚里”還有什么不為人知的驚天秘密嗎?科學(xué)家認(rèn)為，未來可能還會(huì)有新的相關(guān)發(fā)現(xiàn)。例如，科學(xué)家目前正在進(jìn)行的“深碳觀測(cè)計(jì)劃”就包括，地球下面是否存在其他不為所知的生命形式。之所以要進(jìn)行這個(gè)探索，是因?yàn)槟壳翱茖W(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在地球表面下1600米左右的地方，還存在著微生物，那里的溫度非常高;另外科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，一些細(xì)菌竟然可以生存在高達(dá)2萬個(gè)大氣壓的環(huán)境里，而過去的研究表明，細(xì)菌或者其他形式的生命無法生存在超過幾千個(gè)大氣壓的環(huán)境里?？茖W(xué)家因此懷疑，在更深的地球深處，還藏著存在包括另類生命形式等在內(nèi)的諸多秘密。
另外一個(gè)急需探知的秘密是，碳這個(gè)非常普通的元素在地球深處會(huì)具有何種性質(zhì)，因?yàn)樽钚碌难芯堪l(fā)現(xiàn)，碳?xì)浠衔镞@種能源物質(zhì)在地球深處可能以無機(jī)化學(xué)的形式和形成過程產(chǎn)生，而不僅僅是由植物和動(dòng)物的化石遺骸產(chǎn)生。如果能夠解開這個(gè)驚天秘密，那么，未來人們就會(huì)找到一條新的制造能源的途徑。
不斷發(fā)掘地球內(nèi)部的秘密，對(duì)人類更好地適應(yīng)和利用環(huán)境，對(duì)新資源開發(fā)和生命探索都具有非常重大的意義。例如揭開地球內(nèi)部藏水的秘密，對(duì)于地球水資源的保護(hù)和管理就意義重大;而揭開地球“吃石頭，吐鉆石”的秘密，對(duì)人類大量生產(chǎn)“超級(jí)鉆石”有直接的幫助;揭開碳元素在地球深處的特性秘密，對(duì)人類生產(chǎn)新能源會(huì)發(fā)揮重大作用;而揭開地球深處隱藏的生命的秘密，不但可以進(jìn)一步揭開生命演化的秘密，也有助于人類探索在極端條件下的外星環(huán)境中，生命是否存在，以及生命會(huì)以何種形式出現(xiàn)等問題。
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