地球表面曾经被水完全淹没过吗?答案原来是这样的
简介：研究表明地球表面可能曾经被水完全淹没，科学家认为地球的整个地幔可以容纳了地球表面海洋所含水量的2.3倍。
地球的主要层由薄岩石地壳、地幔(非常热但坚硬的岩石)、外核(液态铁)和内核(固态铁)组成。
裂谷(右)是构造板块分裂的地方。俯冲带(左图)是一个板块俯冲到地幔中另一个板块之下的地方。图片来源:Getty Images / Christoph Burgstedt/ Science Photo LibraryZoom In
当地球还很年轻的时候，它可能被水覆盖着，就像这幅数码画所描绘的那样。摄影：Getty Images / Marc Ward/Stocktrek ImagesZoom In
一项结合了物理模型和实验的巧妙新研究进一步证明了数十亿年前地球是一个水世界，被是如今地表水两倍的水所覆盖，甚至可能连最高的山峰也被淹没了。
这不能说是证据，但是事实逐渐一致地指向了这个答案。
这个奥秘藏在地幔里。这是一层极热(但未熔化)的岩石，位于相对较薄的地壳之下，延伸到地表以下近3000公里，包含地球质量的三分之二。地幔的压力和温度产生了表面上找不到的矿物质，如石斑石、菱木石和桥菱石，都是以橄榄石的形式存在。
这些矿物质可以在它们的结构中储存水分，最多可以储存其重量的3%。这听起来可能不多，但请记住，地幔占据了地球的大部分质量。地下有很多这样的矿物质，它们可以储存很多水。
关键在于，他们可以贮存多少，他们现在贮存了多少，以及他们过去可以贮存多少？有人做过一些实验来模拟地幔的条件，他们使用钻石钻碾碎被加热到高温的矿物粉末，然后测量其中容纳了多少水。
这项新的研究着眼于调查这些矿物质根据其压力和温度对水的保持性，并将数据与矿物质的表现模型相吻合。他们得到的结论相当惊人：地球的整个地幔可以容纳的水是目前地球表面海洋质量的2.3倍(他们实际上发现的范围在1.9到4.4之间，2.3是中间值)。换句话说，即使你把地球上所有的水都拿走——大约1.4 × 1018吨，也就是140亿亿吨——地幔依然可以在其矿物质中储存两倍多的水。
这是它现在可以贮存的水量。
在以前，地幔更热。这也是新研究变得有趣的地方。三四十亿年前，地幔大概比现在热300°C左右（现在的温度有波动范围，但大概是1,300°C）通过观察实验和使用模型，科学家们发现温度更高的矿物质不能容纳同样多的水。这较热的地幔只能容纳地球现在表面水量的0.52-1.69倍，中间值约为0.8。
这是严重减少了。如果地幔现在的水容量值是正确的，这就意味着过去的地幔不可能有现在那么多水。那就意味着，我们现在看到的水一定来自某个其他地方。
他们假定，很久之前，地球上曾经有多得多的水，甚至有可能是现在的两倍。渗进地壳的水可能使地壳变得相对脆弱，因此才有了第一次地壳运动。当一个板块滑到另一个板块下时（这叫俯冲），它把水也一起带了进去，从此水就被储存在地幔里了。随着时间的流动和地幔的冷却，它可以贮存越来越多的水（而且当地幔冷却时它更容易形成瓦兹利石和尖晶橄榄石，因此可以吸更多的水）。他们认为，随着时间的推移，地幔吸收了地表大约一半的水，只留下我们今天所看到的。
这是件在读这篇论文前我都不知道的事: 通过俯冲作用进入地幔的水和通过火山从地幔释放的水之间有交换。净效应是地表水估计每年有10亿吨之多流失到地幔中！这可是相当令人震惊。
这相当于每年一立方千米。虽然这可能看起来很多，但是这其实比起辽阔的海洋，这只是一小部分。尽管如此，超过十亿年的时间中这数字确实累积起来了。毫无疑问，净数量随着时间的推移发生了变化，但就地球生命而言，这一损失足以解释海洋表面减半的原因*。
还有其他证据表明古代地球也有更多的水，包括同位素比率的变化和其他矿物学研究(如果这听起来很熟悉，类似的事情可能也发生在数十亿年前的火星上)。
地球充满水的想法当然是一个有趣的想法(也是一两部电影的基础)，但这不仅仅是一个空想。它真的可以改变我们对生命起源的看法! 一种关于生命起源的观点是有机分子和其他物质会在陆地上的潮汐池中被混合在一起，使得可以变得更加复杂，最终达到生物状态。如果没有土地，这事就不会发生。另一方面，这可能加强了生命是在深海中由热液喷口形成的这样一种观点，在那里，地壳深处喷出的化学物质和热量可以起到这样的作用。
我们的存在是否归功于稍热的地幔和奇异的矿物，比如最近才发现的华氏石、林伍德石和菱镁石?
想到地球可能处于如此微妙的平衡中，是多么奇怪，但事情就是这样。我们的生物圈是一个脆弱的东西，受制于无数可以改变它的疯狂的力量。我认为，这是需要记住非常重要的一点。
嗯，以前是的。随着全球变暖，北极、南极和格陵兰岛的冰帽融化，这些冰每年的融化导致地球表面增加1500亿吨水，远远超过了由于地幔的损失。
BY: Phil Plait
FY: 雁起鹰落
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