地球上有大量的液態水，這使她在宇宙中顯得如此特別。水影響著氣候和地貌，孕育了萬物，滋養了生命。然而水對地球的作用還遠遠不止這些，它還參與了地球內部的巖漿活動、地幔對流等。我們日常生活中接觸不到這些地心深處的水，而科學家在火山爆發時，可以從巖漿中找到一些從地心噴出來的水。
水是怎麼進入地心深處的呢？這其實不難解釋，地球上曾經發生過若干次大規模的板塊運動，其中一部分巨型板塊向地心方向俯衝下去，在俯衝的過程中，一部分地表水被帶入了地心。
在地心深處，溫度和壓力都遠遠高於地面，那裡的水從分子式上來看跟地面上的水沒什麼不同，都是所謂的「一氧化二氫」。但是高溫使水分子更躁動，而高壓卻硬生生地強迫水分子待在原地不要動，這兩種互相矛盾的外部因素造成了地心深處水分子的排布形式跟地面上有很大不同，它們大多數被擠壓在堅硬的礦物質的結構中，其中很大一部分會在強力的擠壓作用下，失去一個氫原子，變成羥基（OH）。變成羥基之後，氧的身邊只剩下一個氫，這時再被擠掉一個氫的可能性就很小了，它們結合得足夠牢固，總體積也足夠小，共同棲身於其它物質的結構裡。而被擠走的那個氫原子，因為是單身，又是世界上半徑最小的原子，所以比羥基更容易找地方容身。
地幔過渡帶位於地下410-670公裡的深度，科學家早已經找到了地幔過渡帶存在水的直接證據，2014年，Pearson等人在一種叫做林伍德石包裹體的礦石中，既找到了只能形成於地幔過渡帶的鑽石，又找到了水，而且這些水的含量還不低，達到了礦石總量的1.5%。
下地幔的深度比地幔過渡帶更深，達到了660-2890公裡，那裡是否也可能存在水呢？水會藏身於哪種礦物質的結構當中呢？二氧化矽是地表上最常見的礦物之一，在板塊俯衝的時候會進入下地幔。近日，林彥蒿等科學家為下地幔進水收穫了一些間接證據，他們利用雷射產生高溫高壓的條件（58 GPa，1850 K）證實二氧化矽的一種在高壓條件下能穩定存在的物相——斯石英（stishovite），可以容納大量的水（4%-10%），並且形成穩定的結構。此項結果發表在2020年的學術期刊PNAS上。
參考資料：1.Pearson D G, Brenker F E, Nestola F, et al. Hydrous mantle transition zone indicated by ringwoodite included within diamond[J]. Nature, 2014, 507(7491): 221-224.2.Lin Y, Hu Q, Meng Y, et al. Evidence for the stability of ultrahydrous stishovite in Earth’s lower mantle[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020, 117(1): 184-189.