中科大AI潜入地下2900公里,推翻教科书定论:地核已偷偷漏水45亿年!

你脚下2900公里深处，那个高达五千度的液态金属地核，漏了。

而且，它已经偷偷往外“漏水”了整整45亿年。

在地质学教科书里，地球内部像一个严格分层的密封罐：底下是铁镍组成的金属地核，上面是硅酸盐组成的岩石地幔。隔在中间的核幔边界（CMB），长期被认为是一道滴水不漏的铁墙。两边井水不犯河水，各自守着地球诞生时分到的家底。

但就在刚刚，中国科学技术大学王文忠、吴忠庆教授团队在顶级期刊《Science Advances》发表了一项颠覆性成果。

他们用机器学习结合量子路径积分模拟，算穿了地球诞生之初的全球岩浆海，直接推翻了统治学界多年的传统假说，地核从行星诞生的第一天起，就在源源不断地向地幔渗漏原始的“氢”（水的关键成分）。

▲ 中科大团队发表于《Science Advances》的论文首屏，直指地核向地幔漏水

这项研究一经上线，迅速震动了海外科技圈。京都大学同位素生态学官方账号第一时间转发推荐，知名科技博主Mario Nawfal与印度新德里电视台（NDTV）接连刷屏：地球最古老的深处，至今仍在蠢蠢欲动。

▲ 科技大V Mario Nawfal用长文拆解中科大最新研究，配图直观展示了炽热地核向外渗漏

▲ NDTV官方账号报道：科学家发现地核仍在泄漏氢、氦与钨的证据

01巴芬岛的“幽灵轻水”，困住地球化学界十年

故事的起点，藏在北极圈附近的加拿大巴芬岛和冰岛。

发源于地下近2900公里核幔边界的深部地幔柱，像搭乘直达电梯一样，将这里的洋岛玄武岩作为“深地快递”一路带到了地表。

十年前，科学家在这些火山岩包裹的远古水分里，发现了一个极其诡异的现象：里面的“重氢”少得离谱。

自然界里的氢有两种稳定形态：一种是普通的轻氢（氕，只有一个质子），另一种是背着一个中子“沙袋”的重氢（氘，D）。地球化学家常用 （千分比，‰） 来衡量样品相对于标准海水的重氢丰度。数值越负，代表重氢越少，水越“轻”

现代上地幔的  通常在 -80‰ 到 -60‰ 之间。然而，巴芬岛熔岩的实测值却低至 ‰，部分极端样品甚至跌破了 -218‰！

▲ 京都大学稳定同位素生态账号分享该项研究的期刊链接

这股轻得像“幽灵”一样的深部水，究竟是从哪来的？

过去十年，学界始终争执不下，形成了两大阵营：

• “岩浆海遗物派”认为，地核没漏。45亿年前地球刚经历月球形成大碰撞，整颗星球化作深达2800公里的全球岩浆海
  。岩浆海冷却结晶时，就像蒸馏酒一样把轻氢和重氢分开了，在地幔底部留下了一座极端贫氘的“化石储库”。
• “地核漏水派”
  则认为，地球形成初期，海量轻氢随着铁水沉入地核（地核至今可能藏着数个到数十个海洋质量的氢）。岩石里的极轻氢，是后来从地核里慢慢“漏”出来的现货。

谁对谁错？以前没人能拍板因为人类最深的钻井（科拉超深钻孔）只挖了12公里，连地球的苹果皮都没捅破；而在实验室里模拟地下几千公里的极端温压去算氢原子的量子行为，计算量更是大到能让超算直接宕机。

021500公里处的“双向冰封”：AI算穿45亿年前的死局

中科大张宇、王文忠、吴忠庆、陈博文团队决定用AI + 量子力学计算，给这桩45亿年前的悬案做一次终极审计。

要算清岩浆海结晶能不能把轻重氢分开，最大的拦路虎是氢本身。氢是宇宙中最轻的元素，核量子效应极强。哪怕在几千度的高温高压下，氢原子核也不像普通台球那样老实呆着，而是具有强烈的量子隧穿和零点能抖动。

传统方法必须使用路径积分分子动力学（PIMD），把每一个氢原子核映射成一串用弹簧连起来的“环状珠链”，再去结合第一性原理计算。这套算法精度极高，但贵得令人发指，根本无法覆盖整个岩浆海的温压网格。

中科大团队祭出了杀手锏：用第一性原理数据训练机器学习势函数。

AI接管力场计算后，完整保留了量子级别的从头算精度，同时把计算速度提升了好几个数量级。团队一口气算出了岩浆海与下地幔三大含水矿物，布里奇曼石（Bridgmanite）、林伍德石、瓦兹利石之间的氢同位素平衡分馏系数。

随后，他们把这些量子参数放进了最新的“中间向外（Middle-out）”岩浆海固化模型。

▲ 科普媒体FreeAstroScience详细拆解了论文对巴芬岛熔岩数据的定量重算

很多人以为，早期的全球岩浆海是从最底下的核幔边界开始“自下而上”冻住的。但巴黎地球物理研究所（IPGP）2025年发表于《Nature》的多相流动力学模拟证明：由于硅酸盐熔体比晶体更容易被压缩，且富铁（FeO）熔体密度极大，在地下约1500公里深处（约60万倍大气压）会发生奇妙的“熔体-晶体密度倒转”。

也就是说，地球当年是从1500公里的“腰部”率先结冰的！

结晶一分为二：浅部向上冻结成上地幔；深部则向下排挤高密度富铁熔体，在核幔边界上方困住了一片长期液态的地下熔岩海，基底岩浆海（BMO）。

那么，这场壮观的“双向冰封”，到底能把氢同位素拉开多大差距？中科大团队耦合2025年最新测定的布里奇曼石水分配系数（）跑完模型后，给出了一个让“岩浆海遗物派”彻底死心的数字：

几乎为零

▲ 算术不会说谎：岩浆海结晶带来的3‰微弱波动，根本填不上巴芬岛熔岩高达84‰以上的缺口

在极端高温下，矿物与熔体之间的氢同位素分馏弱得可怜。哪怕深部岩浆海从1500公里一路向下冻结，直到核幔边界只剩50公里厚的基底岩浆海，整个固态下地幔的  偏移也被死死限制在 20‰ 以内（常规条件下甚至只有 3‰ 量级），而残余基底岩浆海反而会微弱变重！

算术题瞬间变得极其残酷：巴芬岛熔岩相对于原始地幔有着高达 84‰ 甚至上百千分点的轻氢缺口，而岩浆海结晶最多只能凑出 3‰ 到 20‰。

正如福尔摩斯所言：“当你排除了所有不可能，剩下的那个即使再不可思议，也是真相。”既然地幔自己冻不出这么轻的水，唯一的凶手，就只剩下地核。

03铁证合围：“三重化学鸡尾酒”与44.6亿年前的时空胶囊

如果只有氢同位素一条证据，或许还能说是巧合。但地核漏出来的，其实是一杯“三重化学鸡尾酒”。

除了极轻的氢，巴芬岛和冰岛的火山岩里还同时测出了另外两样不该属于地幔的东西：

1. 异常高的氦-3（）
   ：氦-4大多来自地壳岩石的放射性衰变，而氦-3则是45亿年前太阳星云留下的原始印记。
2. 钨（W）同位素异常
   ：钨是极度“亲铁”的元素，地球分家时90%以上的钨都被拽进了金属地核。如今地幔柱熔岩里出现核源钨同位素特征，说明核幔边界绝非铁板一块。

▲ World Today News报道：自45亿年前被困住的原始物质正在渗入地幔

▲ 科技媒体NewsBytes用简明卡片梳理氢、氦、钨同位素指向核幔物质交换的共同线索

就在2026年7月，巴黎地球物理研究所团队在《Nature》发表的另一项重磅研究，更是为这套图景补上了最后一块实证拼图。

科学家对印度洋科摩罗群岛马约特岛（Mayotte）附近海底火山喷发出的 Fani Maoré 玄武岩进行了超高精度质谱分析，成功捕获了半衰期仅1.03亿年的灭绝核素正异常（）。这证明：今天喷出海底的滚烫熔岩里，竟然直接混着10%左右形成于44.6亿年前（冥古宙）的布里奇曼石古老堆晶！

回看此前的研究脉络，王文忠团队早已开始给核幔边界“做CT”。早在2024年发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的研究中，他们就曾提出：地表板块俯冲带下去的水抵达核幔边界后，会与外核的铁发生反应，生成一种奇特的超离子态铁氢化物（），铁原子老老实实排成固态晶格，氢原子却像液体一样在铁晶格里自由穿梭，从而解释了困扰地震学家多年的“超低速区（ULVZ）”。

▲ 中科大团队此前在PNAS发表的姊妹篇研究：超离子态铁氢化物揭示核幔边界的奇异物态

把这两条线拼在一起，一幅颠覆教科书的地球深部全景图跃然纸上：

核幔边界犹如一层双向呼吸的化学薄膜。俯冲板块把地表水带入深渊，改造着地核边缘；而地核则将45亿年前封存的原始轻氢、星云氦-3与钨渗入下地幔底部，连同44.6亿年前的冥古宙晶体残骸一起，搭着地幔柱的“热力电梯”重返人间。

04别急着拿钻头去挖！深地AI与2.45亿美元的商业天然氢

随着“地球内部漏氢数十亿年”的消息在X（原推特）上疯传，评论区很快吵翻了天。

▲ 科普账号Shining Science转发地核泄漏原始物质的图文卡片

有技术派网友一针见血地夸赞中科大团队的方法论：“把机器学习用来模拟人类永远不可能采样到的地方，这才是AI最该干的正事。”

▲ 网友盛赞将机器学习用于模拟人类无法触及的地球深部

也有能源圈的投资人立刻嗅到了“天然氢（白氢）”的味道。对此，网友 @AliRamadan 冷静地泼了一盆冷水：

“这项研究里的氢在地下2900公里深处，没人能钻到那儿去。商业上的天然氢故事发生在浅得多的地壳，比如西非马里的Bourakébougou村，自2012年起就靠一口天然氢井发电；2024年美国初创公司Koloma更是狂揽2.45亿美元融资去寻找浅层氢藏。”

▲ 网友提醒区分2900公里深处的地核渗漏与浅层地壳的商业天然氢开采

确实，我们必须分清尺度：地壳几百米到几公里深处的商业天然氢，主要来自地下水与富铁岩石的蛇纹石化反应，那是能源产业的风口；而中科大团队揭示的2900公里地核渗漏，则是关乎地球生命水源从何而来、行星内部如何演化的终极科学命题。

在所有评论中，网友 @EternitiesAI 留下的那句短评或许最接近这项研究的灵魂：

“这颗行星，把它的开篇第一章，藏在了地下的管道系统里。”（The planet keeps its first chapter in the plumbing.）

▲ 网友高赞神评：行星把它的开篇藏在了地下管道系统里

45亿年前太阳系初生时的尘埃与水分，并没有在地球滚烫的童年里彻底抹去。它们就藏在我们脚下2900公里的铁核深处，穿过漫长的地质岁月，至今仍在随着每一次深源火山的脉动，悄然回到地表。