书名: 地球的故事：从一粒星尘到充满生命的世界，45 亿 年的地球演化史诗（生命从岩石中进化而来？这是真的！ 一部颠覆性的地球传记，美国矿物学家写给大众的地球科普书。 从“矿物与生命协同演化”视角，重新认识栖居的地球）

作者: 罗伯特·哈森

书号: 9787521723311

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出版: 中信出版集团

作者分类: 罗伯特·哈森

标题排序: 地球的故事：从一粒星尘到充满生命的世界，45 亿 年的地球演化史诗（生命从岩石中进化而来？这是真的！ 一部颠覆性的地球传记，美国矿物学家写给大众的地球科普书。 从“矿物与生命协同演化”视角，重新认识栖居的地球）

日期: 09 6月 2021

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id: 290

出版日期: 2月 2021

修改日期: 09 6月 2021

大小: 2.63MB

语言: 中文

20世纪80年代中期，地球科学家开始认真思考全球范围内的水的问题，近地表水循环不可能是故事的全部。因为我们知道，数十英里或数百英里深的地方产生的岩浆所含的水足以引起火山活动，我们可以推断，我们星球深部结晶的硅酸盐矿物一定以某种方式捕获了水。水循环中一定有一个深层而隐蔽的部分能够告诉我们，地球是如何以及何时变成今天这个覆盖着海洋的星球的。

对深层水的实验研究聚焦的是，在地幔环境下，最常见的矿物能够结合少量水的概率，这些矿物包括橄榄石、辉石、石榴石及其密度更高的来自地球深部的变体。研究“名义上不含水”的矿物中的水，在20世纪90年代成为高压矿物学的一个主要焦点，并取得了惊人的成果。研究发现，在高压和高温下，一些矿物相对更容易结合大量氢原子，这在矿物学上就相当于结合水（因为氢原子会与这些矿物中的氧结合）。一些矿物在浅层地壳更冷的低压环境中总是干燥的，那里火山活动蒸发了所有的水，但在地幔深处，它们就变得相当湿润。

原则上，实验策略相当简单直接。取橄榄石或辉石样品，加水，加压并加热，看看水会流去哪里。但操作起来，其实并不简单。为了重现地球较深处的地幔环境，样品必须被加压到大气压力的数十万倍（相当于每平方英寸数百万磅），同时被加热到高达4 000华氏度的温度。为了完成这项惊人的壮举，科学家采用了两种互补的高压方法。

一部分人依赖于像房间一样庞大的金属压力机，对微小的样品施加巨大的压力，这是在半个世纪前哈滕·约德的压力炸弹的基础上所做的精心改进。一种经常使用的实验装置包括四个嵌套阶段，就像俄罗斯套娃一样，每个阶段围绕并紧抱着下一个阶段，将巨大的压力集中到越来越小的体积上。首先，一对巨大的金属板以惊人的力量从上往下挤压，压力可达到数千吨。这些巨大的金属板巧妙地对第二阶段施加一种牢固的抓力，第二阶段由六个弯曲互锁的钢砧组成，上面三个，下面三个，从各个面向第三阶段均匀地加压，第三阶段是由八个碳化钨砧组成的立方体集群。粉末状的矿物样品和水必须紧紧地包裹在第四阶段的最里面，通常还有一层金或铂的衬垫，这样反应物就不会从侧面喷出。由此产生的压力好像还不够，样品还必须用埋在样品架深处的电加热器烘烤，然后用一种叫热电偶的特殊金属线制成的精密线圈持续地测量温度。