約瑟夫·史密斯是美國科羅拉多大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家,致力于研究深層水的動力學(xué)和重要意義,也是該領(lǐng)域的先驅(qū)之一。他認(rèn)為,地幔深處礦石中的水是從海洋中而來,而地球表面的水其實又來自于地幔深處的深層水。
史密斯解釋說,海洋底部有一層叫橄欖石的礦物質(zhì)。當(dāng)橄欖石和海水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時,會生成蛇紋石,即上面所講過的、能當(dāng)廚房灶臺用的綠石。然后,在大陸板塊相互擠壓的地方,海洋底發(fā)生“潛沒”,即在大陸漂移的作用下,這些礦石被猛地推入地球內(nèi)部。因此,這些浸透了水的蛇紋石便進入了地殼。
而深層水又是如何回到地球表面的呢?“大部分深層水是通過火山返回地面的,當(dāng)安第斯山脈的火山或圣海倫火山噴發(fā)時,形成那些鋪天蓋地的火山云的主要物質(zhì)其實仍是水,里面夾雜著火山灰。”通常,火山噴出的火山云70%都是水,甚至更多。史密斯說,“事實上,正是巖漿里的水,引起了火山噴發(fā)。”
地幔中到底儲存了多少水,仍然是個謎。科學(xué)家一直在苦苦探索。迄今為止,人類在地球表面所鉆的孔最深的有12千米,由蘇聯(lián)人耗時24年時間、斥資1億美元才得以完成。截至2008年,世界上最深的礦井,即人類實際探索地球內(nèi)部的最深處,也只有3.9千米深。這兩個深度就像“手指甲在地球表面的抓痕”,離地球真正的“內(nèi)部”仍然遙不可及。
但科學(xué)家們肯定,地球內(nèi)部深層水區(qū)的反應(yīng)約發(fā)生在410千米深處。所有的研究均通過聲波和地震學(xué),以及模擬地球410千米深處的強壓和高溫進行。科學(xué)家這才得以創(chuàng)造出供其研究的地球深處的礦石樣本。但模擬強壓和高溫的代價極大,要動用一架兩層樓高的液壓機。即使地幔中有相當(dāng)于四五個海洋總水量的深層水,抽取它卻不像勘探巨大的油田和天然氣田那樣容易。因為人類根本不可能直接取樣,更不用說抽取它來灌溉撒哈拉沙漠中的一塊土地。
不過史密斯認(rèn)為,這種鎖在礦石中的第四種形態(tài)的水,或許是地球上最初的水源。他說:“地球上的水大多是‘球粒狀隕石’初期隕落時,以羥基的形式來到地球的--對于這一點,現(xiàn)在還沒有獲得廣泛的認(rèn)同。此外,也有些水則是以分子形式來到了地球。”
也就是說,水仍然首先是在太空中形成,然后通過隕石的隕落來到了地球。當(dāng)然,至今仍有一種說法認(rèn)為地球上的水也可能由地球上早期的火山活動而來。
不管怎樣,毫無疑問的是,地球深處的水巖對地球地質(zhì)構(gòu)造極其重要。這種水降低了礦石的黏度,使其產(chǎn)生柔韌性,也使大陸板塊能移動或重疊,而移動的板塊造就了地球上的大部分地貌。
還有最關(guān)鍵的一點,地球深層水或許是地球通體蔚藍(lán)的唯一原因。雅各布森說:“追溯到至少5億年前,隨著時間的流逝,我們已經(jīng)擁有了相對恒定的海水總量……雖然海平面的確在上升或下降,但也只是在幾十米的范圍內(nèi)波動。”地質(zhì)學(xué)家將海拔高于海洋的大陸稱為“大陸超高”.如果你不太擔(dān)心大陸的邊緣(很不幸,大多數(shù)人就居住在大陸邊緣),那么數(shù)億年來,大陸超高的總量一直恒定,這令人稱奇--地球內(nèi)部可能儲存著5倍于地球海洋總量的水,而海平面卻一直穩(wěn)定不變,這真令人迷惑。因為從地球深層即使釋放出與現(xiàn)在地球海洋的水量相當(dāng)?shù)乃厍蛏系囊磺幸捕紩谎蜎]。
雅各布森總結(jié)說:“或許,地幔中的深層水就是海洋存在的原因。我們目前仍無法開發(fā)飲用地幔中的水,但可能正是地幔中的水在維持著地球上海洋的總水量。”