一颗来自巴西(Juína, Brazil)的钻石,内部含有的包裹体具有很强的储水能力,表明地球转换带(地下410-660km)内可能存在水 图片来源:Richard Siemens/University of Alberta
2018年,在一颗来自地下610千米-800千米之间的钻石中,科学家们发现了冰-Ⅶ(Ice-Ⅶ)的存在。这是一种在高温高压下由水结晶而形成的冰,也是首次在钻石中直接观察到“水”。尽管非常微小,但是这无疑证明了在地下极端的环境下,水可以存在。
小知识
水分子在不同温度和压力下形成的冰,其内部氧原子、氢原子,以及水分子之间的排列形式不同,导致晶体结构不同。目前,科学家已经发现19种不同冰的晶体结构。我们平时看到冰、雪,都为Ⅰ型冰,水分子呈六面体排布。[1]

钻石中的水散射出的X射线(箭头指向的白色部分)表明,在地球深部有水的存在 图片来源:参考文献
2022年,在一颗来自非洲博茨瓦纳卡罗维矿(the Karowe mine, Botswana)的1.5克拉宝石级钻石中,科学家们发现了一系列的矿物包裹体。这颗钻石来自地下660千米深的地幔转换带处。对其包裹体的分析表明,这颗钻石形成于一个富含水的地下环境中,说明在钻石形成的地下660千米处,有水的广泛存在。

左图为钻石中的包裹体5,含有水合尖晶橄榄石(Ringwoodite,Rw) 顽火辉石(Enstatite, En) 铁方镁石(Ferropericlase,Fp),右侧包裹体1主要为顽火辉石(En)图片来源:参考文献

经鉴定,无色透明的包裹体1(a-c)和包裹体2b、包裹体6、包裹体8为顽火辉石;包裹体2a为含有顽火辉石与尖晶橄榄石接触的双相包体,2c则可能由尖晶橄榄石转化而来;包裹体4中存在和钙钛矿的结构;包裹体10为铁方镁石。所有的包裹体,显示这颗钻石形成于富水环境中 图片来源:参考文献
由此可见,地球真是一个当之无愧的“水球”。广阔的海洋,占据了地表70%以上的面积,而深不可测的地下,竟然也是一个含有大量水的“汪洋世界”。地球浅部的水,对生命的产生与演化有着重要意义,哺育着万物生灵,是名副其实的“生命之源”。那么,地球深部的水,又有什么作用呢?
其实,不仅生物离不开水,地球的“生命”也一样离不开水。水对地球内部的运动、演化具有重要意义。水在板块运动等过程中发挥了重要的作用;进入地下的水,可以降低地幔熔融温度;岩浆中的含水量越多,就越容易引起火山喷发,爆炸性也越强;同时,水也是地球深部发生流*代作用的主体,可以促进元素的传输,加强扩散作用,影响矿物和岩石的形成与转换。此外,地震波的传播也受到地球深部水的影响。

