地核数十亿年来一直在向外泄漏氢与水
一项发表在《Science Advances》上的研究显示，地球金属内核数十亿年来一直在向外泄漏氢——水的关键组成部分——进入周围地幔。这挑战了长期认为地核与地幔是完全独立化学储库的传统观点。
这项研究由中国科学技术大学的研究人员完成，第一作者为 Yu Zhang 等，发表于 2026 年 10 月（DOI 10.1126/sciadv.aei4756）。研究团队利用机器学习加速的"路径积分模拟"，模拟深部地球物质的量子行为。模拟显示，氢在超高压环境下的量子行为决定了它能否穿过核幔边界。
研究者测量了火山岩中重氢同位素氘与普通氢的比例（D/H 比）。加拿大努纳武特巴芬岛与冰岛等地的海洋岛玄武岩显示出异常低的 D/H 比，暗示其中的氢来自地球形成早期，而非地表水循环的产物。这类玄武岩被视为携带地幔深处原始信号的天然探针。
地球形成初期，铁元素下沉形成内核，优先吸收了来自原始太阳星云的轻氢，使内核中的氘含量偏低。随后，这种贫氘的氢在数十亿年里逐渐泄漏进入下地幔，并在地幔与地壳矿物中转化为水。这一过程延续至今，意味着地核仍在缓慢向地幔输送氢。
地核约占地球总质量的三分之一，但泄漏速率极慢——数十亿年累计转移的物质也极少。因此这种缓慢交换不太可能在短期内威胁地磁场稳定或发电机效应运转；它的主要意义在于丰富了地球深部水与挥发分的预算。这也意味着，地球深部的水分布可能比此前认为的更加动态。
研究者表示，还需要更多观测与实验来确认氢跨越核幔边界的传输速率与总量。目前的模拟只支持选择性转移，而非全面混合；氦-3/氦-4 比值与钨同位素也可能提供进一步线索。