這是科學(xué)家第二次在來自該區(qū)域的一塊晶體中發(fā)現(xiàn)這種礦物。目前據(jù)科學(xué)界所知，不存在與該樣本同類的樣本。前一個(gè)樣本在人們?cè)噲D分析其化學(xué)成分時(shí)被毀。

地幔地球化學(xué)家、加拿大艾伯塔大學(xué)的博士后研究員蘇齊特·蒂默曼并非發(fā)現(xiàn)這個(gè)新樣本的團(tuán)隊(duì)的一員。她說：“超深鉆石極為罕見，有包體的超深鉆石更罕見。”她還說，發(fā)現(xiàn)具有尖晶橄欖石包體的超深鉆石更加令人難以置信。

這一發(fā)現(xiàn)顯示，地球的這一極深區(qū)域是濕潤的，那里的礦物儲(chǔ)存著大量的水。盡管這些水以化學(xué)方式同礦物的結(jié)構(gòu)綁定在一起，不會(huì)像真正的海洋那樣四處流動(dòng)，但可能在地幔熔化的過程中發(fā)揮著重要作用。這繼而又會(huì)影響大規(guī)模的地質(zhì)活動(dòng)，比如板塊構(gòu)造和火山活動(dòng)。例如，水可以促進(jìn)地幔上涌區(qū)域——即“地幔柱”——的發(fā)展，而“地幔柱”同火山活動(dòng)有關(guān)。

(相關(guān)資料圖)

這一小塊包裹在鉆石中的地幔物質(zhì)是礦物物理學(xué)家顧婷婷（音）發(fā)現(xiàn)的。發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)時(shí)，她正在美國寶石學(xué)院從事研究。她的工作是研究在鉆石中發(fā)現(xiàn)的罕見包體。

對(duì)珠寶來說，包體是不受歡迎的，因?yàn)樗鼈儠?huì)遮住鉆石的光芒。但科學(xué)家往往對(duì)它們感興趣，因?yàn)樗鼈儗@石形成時(shí)所處環(huán)境的碎片保存了下來。

絕大多數(shù)鉆石形成于地表以下大約150至200公里處。但也有少數(shù)鉆石形成于地下更深處。顧及其同事9月26日在英國《自然·地球科學(xué)》月刊發(fā)表的一份研究報(bào)告中說，通常很難弄清鉆石形成時(shí)所處的深度，但這一新樣本這方面的信息倒是不難確定。尖晶橄欖石只能在極高的壓力下形成。雖然在地殼中找不到這種礦物，但它有時(shí)會(huì)出現(xiàn)在曾在宇宙中遭受重大損傷的隕石中。在地幔中，能形成尖晶橄欖石的壓力存在于最深達(dá)660公里的區(qū)域。另一個(gè)地球尖晶橄欖石樣本——有人2014年在一顆鉆石中發(fā)現(xiàn)了它——據(jù)說是在這一深度往上135公里的范圍內(nèi)形成的。在這個(gè)新包體中發(fā)現(xiàn)的另外兩種礦物——鐵方鎂石和頑輝石——只能在地下660公里及更深處一起出現(xiàn)。這樣一來，研究人員就確定了這顆鉆石的形成地點(diǎn)。

這個(gè)深度很重要，因?yàn)樗『檬莾蓪拥蒯Ｖg的邊界——在這里，穿過地球內(nèi)部的地震波會(huì)神秘地改變速度。尖晶橄欖石的鎖水能力比鐵方鎂石和頑輝石更好，因此當(dāng)它在這一邊界處經(jīng)歷變化時(shí)，它可能會(huì)釋放大量的水。或許礦物發(fā)生的變化和釋放的水導(dǎo)致了地震波以不同的方式穿越這個(gè)地區(qū)。

這個(gè)尖晶橄欖石包體中含有少量水，這些水與構(gòu)成這種礦物的分子結(jié)合在一起，和2014年的樣本一樣。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)楸M管先前在實(shí)驗(yàn)室做的實(shí)驗(yàn)顯示地幔可以儲(chǔ)存大量的水，但幾乎沒有能證明這一點(diǎn)的直接證據(jù)。蒂默曼說，2014年發(fā)現(xiàn)的尖晶橄欖石是第一個(gè)線索，而這第二個(gè)樣本提供了更有說服力的證據(jù)。如果地幔過渡區(qū)里的這種礦物確實(shí)浸透了水，那么儲(chǔ)存在地球深處的水很可能多過地表水。蒂默曼說：“如果只有一個(gè)樣本，可能只存在一個(gè)局部的含水區(qū)域。而現(xiàn)在有了第二個(gè)樣本，這就不只是一種單一現(xiàn)象。這可能是普遍現(xiàn)象。”

礦物學(xué)家奧利弗·喬納說，下一步是弄清這些水來自哪里。喬納曾是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員，該團(tuán)隊(duì)2018年在超深鉆石中發(fā)現(xiàn)了一種以高壓形式存在的水冰，但他沒有參與這項(xiàng)新研究。

研究人員知道，當(dāng)大洋板塊被板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)推入地幔時(shí)，大洋板塊會(huì)攜帶水，但研究人員為這些水能到達(dá)多深的地方爭論不休。

還有一種可能性是，自地球形成以來，水就一直在那里。弄清水在地球深處和表面之間循環(huán)的方式有助于解釋地球在其45億年的歷史中如何發(fā)展成這樣一個(gè)含水的行星。

喬納說，為了獲得更多信息，研究人員需要分析這個(gè)新包體中的微量元素。未來，他們還可能在鉆石中找到更多的來自地幔深處的尖晶橄欖石。顧說，那將是一個(gè)幸運(yùn)的突破——這一次的發(fā)現(xiàn)也是。她又說：“如果有人拿著鉆石向你求婚，而你發(fā)現(xiàn)鉆石中有包體，別拒絕。”