約瑟夫·史密斯是美國科羅拉多大學的地質(zhì)學家,致力于研究深層水的動力學和重要意義,也是該領(lǐng)域的先驅(qū)之一。他認為,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)。當橄欖石和海水發(fā)生化學反應時,會生成蛇紋石,即上面所講過的、能當廚房灶臺用的綠石。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??茖W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。
但科學家們肯定,地球內(nèi)部深層水區(qū)的反應約發(fā)生在410千米深處。所有的研究均通過聲波和地震學,以及模擬地球410千米深處的強壓和高溫進行??茖W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。當然,至今仍有一種說法認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)學家將海拔高于海洋的大陸稱為“大陸超高”.如果你不太擔心大陸的邊緣(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?shù)乃?,地球上的一切也都會被淹沒。
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。”