2021-03-13 12:39

新證據證實,古代地球確實是一個寧靜的水世界

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要弄清楚地球在生命出現前的早期是什么樣子是很困難的。地質偵探現在已經獲得了更多的證據,證明它與我們今天生活的星球非常不同。

根據一項對地幔在其漫長歷史中的特征的新分析,我們的整個世界曾經被一個巨大的海洋所吞沒,只有很少的陸地塊或根本沒有陸地塊。它是一塊非常潮濕的太空巖石。

那么這些水到底去哪了?哈佛大學行星科學家董俊杰領導的研究小組稱,地幔深處的礦物質慢慢吞噬了古代地球的海洋,形成了今天的地球。

研究人員在他們的論文中寫道:“我們計算了地球固態地幔中水的儲存能力是地幔溫度的函數。”

“我們發現,在一個炎熱的早期地幔中,水的儲存能力可能比地球地幔目前擁有的水要小,所以今天地幔中額外的水可能存在于早期地球的表面,并形成了更大的海洋。

“我們的結果表明,長期以來認為海洋表面體積在地質時期幾乎保持不變的假設可能需要重新評估。”

在地下深處,大量的水被認為以羥基化合物的形式儲存著——羥基化合物是由氧原子和氫原子組成的。特別是,這些水被儲存在兩種高壓形式的火山礦物橄欖石中,即含水的石鎢礦和菱鋅礦。地下深處的wadsleyite樣品可能含有約3%重量的水;林伍德石約1%。

先前對這兩種礦物的研究將它們置于現代地球地幔的高壓和高溫下,以計算出它們的儲存能力。董先生和他的團隊看到了另一個機會。他們收集了所有可用的礦物物理數據,并量化了在更大溫度范圍內的輝石和菱woodite的儲水能力。

結果表明,在較高的溫度下,這兩種礦物的貯存能力都較低。因為嬰兒地球45.4億年前形成,比今天更為溫暖內部(及其內部熱量仍在減少,這是非常緩慢,也絕對與外部氣候),這意味著地幔的蓄水能力現在比以前高。

此外,隨著時間的推移,越來越多的橄欖石礦物從地球的巖漿中結晶出來,地幔的儲水能力也會以這種方式增加。

總而言之,儲水能力的差異將是顯著的,即使該團隊的計算是保守的。

研究人員寫道:“地球固態地幔的儲水能力受到長期冷卻的顯著影響,因為其組成礦物的儲水能力依賴于溫度。”

“今天地幔的儲水能力是現代海洋表面質量的1.86到4.41倍。”

研究人員發現,如果今天地幔中儲存的水大于25億至40億年前太古宙時的儲水能力,那么地球很可能被淹沒,大陸也被淹沒。

這一發現與之前的一項研究一致,該研究基于保存在早期海洋地質記錄中的豐富的特定氧同位素,發現了32億年前地球上存在的海洋 的方式土地比現在少。

如果是這樣的話,它將幫助我們回答有關地球歷史其他方面的熱點問題,比如大約35億年前生命是在哪里出現的。關于生命最初是形成于咸水海洋還是陸地上的淡水池塘一直存在爭議;如果整個星球都被海洋所吞沒,這個謎團就會解開。

此外,這些發現還可以幫助我們尋找地外生命。有證據表明,我們的宇宙中有大量海洋世界,所以尋找這些潮濕行星的特征可以幫助我們識別潛在的適宜居住的世界。而且,這可能會加強在我們太陽系的海洋世界尋找生命的理由,比如木衛二和土衛二。

更重要的是,它幫助我們更好地理解我們星球的微妙進化,以及最終導致人類出現的奇怪的、通常看起來不適宜居住的轉變。

這項研究已經發表在 AGU的進步

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