加拿大科學家在今年三月份的《自然》雜誌上發表了一篇關於地球深層存在大量水的論文，論文提供了關鍵的證據，證明在地球內部大約520公里深、上下地幔之間150 km厚的過渡帶，存在一個由礦物水組成的「海洋」，其含水量可能多於所有地球表層水之和。這項發現被認為是地球研究領域最重要的成果。


圖：加拿大亞伯塔大學北極資源研究中心首席科學家格雷厄姆.皮爾森。（亞伯塔大學）


這項成果是由加拿大亞伯塔大學北極資源研究中心首席科學家格雷厄姆.皮爾森（Graham Pearson）領導的國際科學家團隊取得的。這個團隊發現了地球深層存在大量水的關鍵證據：一種來自地球深層的ringwoodite岩石。這種岩石含有大量的結晶水，含水量約佔其總重量1.5％。這一發現證實了關於在地球上下地幔之間，深410至660公里處，被封存大量水的科學理論。其研究結果發表在3月13日的《自然》雜誌。
ringwoodite岩石是一種礦物橄欖石，被認為大量存在高壓下的過渡地帶。科學家曾在隕石中發現過ringwoodite岩石。但是，到皮爾遜團隊發現為止，還沒有發現來自地球的樣品，因為科學家無法在地球極端深層取樣。

皮爾遜團隊的樣品2008年在巴西馬托格羅索州（Mato Grosso）發現。當地的手工採礦者從淺河床的礫石中採集鑽石。這些鑽石是由一種叫做「金伯利巖（kimberlite）」的火山岩石帶到地球表面。金伯利巖是所有火山岩中來源最深的。為了尋找其它礦山，皮爾遜團隊化$20買了一塊三毫米見方，顏色混雜的棕色鑽石。2009年皮爾森的研究生約翰•麥克尼爾（John McNeill）在這塊鑽石裡發現了ringwoodite岩石。
ringwoodite岩石埋在鑽石表皮之下，肉眼看不見上，在鑽石上ringwoodite岩石只露出了一個微小的斑點由於鑽石的折光效應，使激光束很難瞄準到斑點裡面。這使這項研究費時多年。
這項研究是現代化國際合作的一個典範，多個領域的領頭人蔘與其中，包括歌德大學的地球科學學院，帕多瓦大學，杜倫大學，維也納大學，Trigon GeoServices和根特大學。關鍵的含水量測量在亞伯塔大學的北極資源地球化學實驗室完成，該實驗室是世界著名的加拿大同位素微量分析中心的一部分，同時還是世界上頂尖的地球深層含鑽岩石的研究機構。


圖：含有ringwoodite岩石樣品的鑽石。（亞伯塔大學）


科學家們過去一直對地球地幔過渡區的組成以及它是否是充滿水或沙漠乾燥存在著深刻分歧。皮爾遜團隊的發現證實了20世紀30年代的科學家認為大量水被鎖在地球深層礦物質中的理論。知道水存在於地殼下，對火山，板塊構造，岩石熔化和冷卻，以及地殼移動的研究深具影響。
「水是把地球定義為太陽系中的一個獨特行星的關鍵因素，」皮爾遜說。「地球是一個動態行星，其中一個原因是地球內部存在著水。水改變了行星的所有運作方式。」