地球內部的示意性橫截面突出顯示過渡區層（淺藍色，410-660 km深度），具有大量高儲水能力。Schmandt和Jacobsen的研究采用地震波檢測巖漿在較低地幔頂部的深度深處。在研究的高壓實驗中也觀察到這些條件下脫水熔化，表明過渡區可能與溶解在高壓巖中的H2O溶解。圖像

新的研究揭示了大量的水在地球披風的巖石中遇到的巖石。

研究人員發現了美國潛在的“海洋價值”的證據。

雖然沒有以熟悉的形式出現，但根據研究，雖然在地球的地幔深處的巖石中，水的建筑塊被束縛在巖石深處，但數量足以代表該地球上最大的水庫。

多年來，科學家們試圖通過板構造的動作建立水可能在地球表面和室內儲層之間騎自行車。西北大學地球理主義史蒂夫·雅各布森和新墨西哥州地震學家布蘭登施曼特在北美左右400英里的巖漿發現了巖漿 - 在這些深度的高壓礦物晶體結構中存在的強大指標。

“全球的H 2 O含量長期以來一直是地球科學中最受約束的”地球化學參數“之一。我們的研究發現了披風過渡區廣泛水合的證據，“雅各布森說。

從實驗室實驗中已知至少20年的地質學家，地球過渡區 - 位于較低的地幔和上部地幔之間的地球地幔的巖石層，在250到410英里的深度之間，理論上持有約1％其總重量為H 2 O，含有叫做Wadsleyite和Ringwoodite的礦物質。然而，正如Schmandt解釋的那樣，直到現在，它一直很難淘汰潛在的水庫是否空虛，所以許多人都建議，或者沒有。

如果在過渡帶中確實是大量的H 2 O，那么雅各的最近實驗室實驗表明他應該大量他稱之為“部分熔體”在地幔向下流出區域的區域。這種富含水的硅酸鹽熔體是熔融巖石，其在固體礦物晶體之間的晶界，并且可能占巖石體積的約1％。

“發生熔化，因為水合巖石從過渡區攜帶，其中巖石可以將大量的H 2 O保持在下部的罩中，其中巖石不能保持多重H 2 O。熔化是擺脫不適合在較低地幔中存在的晶體結構中的H 2 O的方法，“Jacobsen說。

他補充說：

“當搖滾開始融化時，無論H 2 O都在巖石中綁定將立即進入熔體。因此，熔體將具有比其余固體更高的H 2 O濃度。我們不確定它如何到達那里。也許它自從地球歷史早期以來被困在那里，或者也可能是不斷被板塊構造的回收。“

地震波

熔體強烈影響地震波的速度 - 由于地震或爆炸而穿過地球層的聲音的電氣狀波浪。這是因為巖石般的巖石，如富含硅酸鹽的巖石，非常快速地傳播地震波。根據Schmandt的說法，如果只有一點熔體 - 甚至在這種巖石的晶粒之間加入甚至1％或更少，它會導致它變得更少，這意味著彈性波傳播得更慢。

“我們能夠從地震中分析地震波，在過渡帶下方的地幔中尋找熔體，”Schmandt說。

“我們在美國中發現了什么。與過渡區向下流出區域存在的部分熔體一致。在沒有H 2 O的情況下，很難在這些深度下解釋熔化。這是一個良好的暗示，過渡區H 2 O儲存器不是空的，甚至只有部分填充，這可能對應于大約與地球海洋中的H 2 O質量相同，“他補充道。

Jacobsen和Schmandt希望他們在6月份的雜志上發表的調查結果將有助于其他科學家了解地球如何形成的地球以及其目前的成分和內部工作，以及建立在地幔巖中的水困在一起。

“我認為我們終于看到了全地水循環的證據，這可能有助于解釋我們可居住的星球表面的大量液態水。幾十年來，科學家一直在尋找這個失蹤的深水，“雅各布森說

地幔巖研究

該研究綜合施曼德斯在美國陣列網絡中分析了美國陣列的地震數據，其中包括Jacobsen的實驗室實驗，其中他在旨在模擬400英里的高壓和溫度下的條件下檢查了地幔巖的行為在地球表面下方。

2004年至2014年間在美國陣列中的地震儀的示意圖，并用于Schmandt和Jacobsen的研究，以檢測北美下方地幔頂部的脫水熔化。圖像

Usarray是EarthScope的一部分，該計劃由國家科學基金會贊助。Jacobsen的實驗是在兩家能源用戶設施中進行的，是布魯肯國家實驗室的先進光子來源和Brookhaven國家實驗室的國家同步光源。

作為一個整體，他們的發現產生了強有力的證據，即融化可能發生在地球上約400英里，H 2 O儲存在地幔巖中，例如含有礦物環礦的那些，這可能是這些深度的主要礦物。

Schmandt解釋說，在進行過渡區和下地幔之間的邊界的地震成像之后，他已經發現了這一發現。他發現證據表明，在“像熔體一樣”的區域存在的區域中，一些地震能量已經從壓縮或縱波轉換為剪切或S波。轉換后的S波在地幔流下和移出過渡區的區域中的相位表示比周圍地幔顯著更低的速度。該發現表明來自地球表面的水可以通過板構造的這種深度驅動，最終導致巖石中深入發現的巖石的部分熔化。

“我們使用了許多地震波轉換，看看美國下方的許多地區。在過渡區下方可能有一些熔體。下一步是將這些區域與地幔流模型預測到過渡區的下行流出的區域進行比較，“Schmandt說。

林伍特

Schmandt和Jacobsen在3月份報告的探索中的調查結果在科學家在鉆石中發現了一塊藍色礦物英國石頭，從巴西火山乘火車從400英里的深度汲取。這片微小的環形墊片 - 我們在地球內的唯一樣品 - 含有礦物質中的固體形式的令人驚訝的水。

“這不是曾經看過的第一個陸地林地 - 所有其他天然的英國石材的例子來自震驚的隕石 - 但環荷茅斯的微小包容量也充滿了H 2 O，占總體重的約1.5％，”Jacobsen說。“這是關于我們能夠在實驗室實驗中進入Ringwoodite的最大水量。”

雖然發現在大約700公里（434英里）深處的深層地幔中提供了直接證據，但鉆石只采樣了地幔的一點。Jacobsen解釋說，該論文擴展了檢索問題，以質疑在整個過渡區的廣泛保濕程度如何。這很重要，因為在410至660公里（255到410英里）的深度為410至660公里（255至410英里）的大量巖石中存在H 2 O的存在將“顯著改變我們對地球構成的理解”。

實驗室種植濕潤的臥式晶體，橄欖石的高壓多晶型物，在地球的地幔中穩定在約520-660公里。這里示出的Ringwoodite含有約1重量％的H2O，類似于Schmandt和Jacobsen所制作的地震觀察中的推測。圖像

“散裝地球中的已知量的H 2 O增加或三倍。在過渡區中只有1至2％的H 2 O重量，相當于海洋中H 2 O量的2至3倍，“jacobsen添加。

大問題

展望未來，雅各布森承認有些大問題仍然存在。例如，如果過渡區充滿了H 2 O，這告訴我們地球水的起源是什么？是一個星球在一個星球的地球的地幔中存在的存在，以保留足夠的原始水來形成海洋？此外，如何連接到表面儲存器的過渡區中的H 2 O是如何？是過渡區，如果它包含大于海洋的H 2 O的地球化學儲層，以某種方式緩沖地球表面上的液體水量？

“類比可能是海綿的那個，需要在液態水上支撐在頂部之前。在地球歷史早期通過板塊構造的過渡區是水的，或者從地幔中脫離海洋脫氣，直到表面和室內儲層之間達到平衡？“問jacobsen。

無論哪種方式，該研究可能對天體毒劑學家的興趣很大，因為水通常如此緊密地與生物生物的形成密切相關。遠程地球化學分析可能是檢測此類過程的一種方法，如果宇宙中其他地方發生這種過程，則可能涉及使用NASA Messenger Spacecraft使用的類型的伽馬射線，中子和X射線光譜儀的使用對于汞的遠程地球化學映射。

“在其他難以到達行星上，不實際應用我使用的地震成像的類型。因此，我的猜測是，來自其他行星體的火山巖的地球化學分析可能是我們測試揮發物是否存放在地球內部的最佳方式，“Schmandt說。

刊物：

Brandon Schmandt，等，“脫水融化在較低的地幔頂部”2014年6月13日科學：卷。 344號。 6189 pp。1265-1268; DOI：10.1126 / Science.1253358D。G. Pearson等人，“由鉆石中包含的Ringwoodite表示的”含水地幔過渡帶，“自然507,221-224（2014年3月13日）; DOI：10.1038 / Nature13080

圖片：史蒂夫雅各布森/西北大學; NSF-EarthScope.