地球核心可能已经泄漏氢气数十亿年
海洋岛屿玄武岩同位素异常起源的示意模型。图片来源：科学进展（2026年）。DOI： 10.1126/sciadv.aei4756
（化石网cnfossil.com）据美国物理学家组织网（保罗·阿诺德）：地球数十亿年前形成时，其金属核心被全球熔融岩石海洋包裹，最终冷却结晶形成地幔。如今，当深根地幔柱向地表上升并引发火山喷发时，产生的熔岩可以包含来自地球深处的氢气。
氢有两种稳定形式，标准轻氢和较重的氘。虽然大多数火山岩的氢同位素比率相对正常，但一些与深地幔柱相关的熔岩中氘含量异常低。
这种罕见的混合物引发了一场重大争论：这种低氘特征是在早期岩浆海洋结冰时形成的，还是来自地球金属核心中氢泄漏？
回到地球熔岩的起源之旅
为了回答这个问题，由中国科技大学王文中领导的研究团队利用先进的计算机模拟，模拟了地表下数千公里的环境条件。
他们研究了两种氢在熔融岩石冷却和结晶成不同矿物时的行为。随后，团队利用这些结果模拟了两种氢在地球早期地幔中的分布情况。
在发表在《科学进展》期刊上的一篇论文中，研究人员提出，随着古代岩浆冷却和结晶，两种氢在地幔中分布相对均匀。不同深度的比例存在一些细微差异，但远不及加拿大北极巴芬岛和冰岛火山岩中异常低的氘水平。
研究作者表示：“我们的结果表明，岩浆海洋结晶并不在地幔内产生显著的氢同位素分馏。”
核心泄漏的理由
这意味着岩浆海的结冰无法解释这些异常特征。因此，研究人员支持核心解释的泄漏。他们认为，含氘比例较低的氢很可能在数十亿年间从地球金属核心泄漏到周围地幔。
还有另一个线索指向核心。其中一些火山岩还具有异常高的氦-3与氦-4比例。氦-3是一种罕见的氦形式，可能在地球核心中保存了数十亿年。
尽管这些发现加强了氢气从核心泄漏的论据，但物质究竟是如何从核心进入地幔的，仍然不清楚。
“阐明核心特征如何传递到地幔的机制仍是未来研究的重要目标。”
出版信息
Yu Zhang 等，氢同位素揭示核心水泄漏，Science Advances（2026）。DOI： 10.1126/sciadv.aei4756
