地底鑽石 揭地球深處水世界

科學家們很難完全理解深層水循環過程，因為已知最深的鑽孔（用於尋找石油或水的狹窄人造孔）只能深入至約12公里。為了尋找深層地下水的證據，有團隊分析一顆來自地表以下約660公里處的極其稀有鑽石，9月27日發表在《自然地球科學》雜誌上的分析表明，地函中存在一個水環境，而且比以前設想的更深。

地球表面的70%都覆蓋著水，但在人們腳下卻流淌著更為神祕的深層地下水，叫做深層水循環，也叫地質水循環，是指水在地表層面和地函層（位於地殼之下，地核之上）之間的交匯。

研究小組觀察了位於上地函與下地函中間的過渡帶（地表下約410~660公里處），該區域承受著巨大的壓力，足以使礦物橄欖石（Olivine）改變其晶體結構。橄欖石約占地函的70%。

該研究合著者、美國普渡大學物理學家顧婷婷（Tingting Gu）告訴《大眾科學》雜誌，她在美國寶石學院（GIA）擔任研究員期間，該團隊對這顆鑽石的起源及其聚集的氮缺陷深感好奇。團隊對極其稀有的實驗室培育的鑽石（含氮量高達500ppm，在自然界中僅占0.1%），使用「非破壞性」分析方式查看鑽石的內部結構，以揭示其物理特性。

研究小組發現，鑽石內部含有其他礦物質，這些微小的礦物質可以含有更多水分，例如常見於地下過渡帶的尖晶橄欖石（Ringwoodite）。與主要存在於下地函的其他礦物質（如橋錳礦Bridgmanite、鐵方鎂石Ferropericlase）相比，尖晶橄欖石所含的水分更多。

由於鑽石的外殼保持了礦物的完整特性，研究人員能夠破譯鑽石存在於過渡帶邊界外圍附近。研究結果表明，深層地下水可能比科學家之前認為的更深，這可能會加強人們對板塊構造和神祕的深層水循環的理解。

顧婷婷說，「不出所料，我們在這顆鑽石中發現了尖晶橄欖石，而這只是第二次在鑽石中發現它，更重要的是，發現它與地球深處形成的另外兩種關鍵礦物共存，並且全都含有水分。這就證明，這顆鑽石來自地下660公里處，那裡的環境仍然潮溼。」

早在2014年，科學家就在過渡帶的一顆鑽石中首次發現含有尖晶橄欖石，但由於樣本太小，無法精確的確定其化學成分。不過，目前尚不清楚這顆鑽石是否能代表下地函的地質構成，因為該鑽石的含水量也可能來自「奇異的化學環境」。◇