地球表面正在向地核“漏水”

由于水引起的化学反应，从地球外核的液态金属中析出二氧化硅晶体的插图。图片来源：亚利桑那州立大学官网

科技日报记者 张佳欣

在地球内部，外核熔融金属周围有一层薄薄的层。几十年来，它的起源一直不确定。据《自然·地球科学》杂志报道，一个包括美国亚利桑那州立大学在内的国际研究小组发现，来自地球表面的水可以渗透到地球深处，改变地核最外层区域并形成明显的薄层。

研究表明，数十亿年来，地表水通过下降或俯冲的构造板块被输送到地球深处。当到达地表下约2900公里的地核－地幔边界时，这些水引发了深刻的化学相互作用，改变了地核的结构。

研究人员通过高压实验证明了下潜水与构成地核的材料发生了化学反应。这一反应形成了富含氢的贫硅层，将地核最顶部的外核区改变为薄膜状结构。此外，该反应还会产生二氧化硅晶体，会上升并整合到地幔中。根据地震学家绘制的异常特征，预计这一改变后的液态金属层密度会降低，地震速度也会降低。

多年来，人们一直认为地核和地幔之间的物质交换很小。然而，最近的高压实验揭示了一个“不同的故事”。研究发现，当水到达地核－地幔边界时，它会与核中的硅发生反应，形成二氧化硅。这一发现，以及研究人员之前对水在极压下与铁液中的碳反应形成钻石的观察，都表明了一种更加动态的地核－地幔相互作用，这表明二者之间存在大量物质交换。

这一发现促进了我们对地球内部过程的理解，表明全球水循环的范围比之前认识的更广泛。被改变的地核“薄膜”对连接地表水循环和深层金属核的地球化学循环有着深远的影响。