没有水，地球就无法成为我们所熟悉和喜爱的家园——毕竟，我们星球表面的70%都被这种支持生命的液体覆盖着。虽然地表的水更容易看到和研究，但在我们脚下，有一个更神秘的被称为深层水循环。这个过程也称为地质水循环，描述了地表层和被称为地幔的第二层之间的水交换。更有趣的是，含水矿物可以将海水输送到地球深处，然后在火山爆发或其他地震活动中释放到地表。
深层水循环对科学家来说一直很难完全理解，特别是由于已知最深的钻孔（用于寻找石油或水的人工狭窄孔洞）只能达到7英里半多一点的深度。然而，昨天发表在《Nature Geoscience》杂志上的一项新研究表明，在比之前认为的更深的地球下地幔中存在一个潮湿的环境。
研究团队将目光投向了过渡带（TZ），它位于地表以下约254至410英里处，是分隔上地幔和下地幔的边界。这个区域承受着巨大的压力——足以使橄榄石（也称为橄榄石）这种矿物改变其晶体结构。橄榄石构成地球上地幔的大约70%，因此这种变化对矿物和地幔的化学结构来说都是一件大事。
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“这些矿物转变极大地阻碍了地幔岩石的运动，”该研究的作者、法兰克福歌德大学地质科学研究所的弗兰克·布伦克（Frank Brenker）教授在一份新闻稿中说。布伦克指出，来自深部地幔的热岩柱（称为地幔柱）有时会在过渡带正下方停止。
“俯冲板块经常难以穿透整个过渡带。因此，在欧洲下方的这个区域，有大量这样的板块墓地，”布伦克说。
为了寻找水的证据，研究团队分析了一颗从地球表面以下410英里处开采出的非常罕见的钻石。这颗宝石级钻石产自博茨瓦纳的卡罗威矿。
该研究的合著者廷廷·顾（Tingting Gu）告诉《趣味科学》，在她曾是美国宝石学院（GIA）研究员时，团队对这颗钻石的起源及其聚集的氮缺陷感到好奇。“我们对它们的起源感到好奇。”
在钻石内部，研究团队发现了周围的包裹体。这些是其他矿物的微小碎片，可以携带更多的水，比如林伍德石。林伍德石通常在过渡带中发现。围绕着这意外的林伍德石的是通常在下地幔中发现的矿物形式，而不是在过渡带中发现的矿物。根据作者的说法，林伍德石比被认为构成下地幔主要部分的矿物，如桥岩石和铁镁方镁石，可以携带更多的水。钻石的外壳保持了矿物的完整性，研究人员能够确定钻石存在于过渡带的外边界附近。
这些发现表明，水可能比科学家们之前认为的更深地存在于地球中，这可能会增进我们对板块构造和神秘的深层水循环的理解。研究团队对极其罕见的Ia型b钻石（含氮量高达500 ppm，自然界中仅占0.1%）使用了“无损”分析方法，包括可以揭示物理性质的无创激光，以及无需切割即可检查闪亮岩石内部结构的X射线衍射。
“我们出乎意料地在这颗钻石中发现了林伍德石矿物。这是林伍德石第二次在钻石中被发现。更重要的是，林伍德石矿物与地球深处形成的另外两种关键矿物共存，并伴有含水相。它们共同将这颗钻石的起源定位在地球660公里深处，那里的环境仍然是潮湿的，”顾（现任普渡大学）告诉《PopSci》。
早在2014年，就在一颗来自过渡带的钻石中首次检测到含水林伍德石。布伦克也参与了那项研究，但由于样本量小，团队无法确定该宝石的确切化学成分。尚不清楚这一微小矿物碎片是否能很好地代表下地幔的地质构成，因为那颗钻石的水含量也可能源于“奇异的化学环境”。本研究中使用的博茨瓦纳的较大钻石足够大，能够让科学家们确定其确切的化学成分，并证实了初步结果。
