早期地球是一個“水世界”

早期地球是一個“水世界”

地質學家本傑明·約翰遜(Benjamin Johnson)和博斯韋爾·永(Boswell Wing)在一份論文中寫道:“沒有新興大陸的早期地球可能類似於‘水世界’,這對地球生命的起源,演化以及在其他地方可能存在的生命提供了重要的環境約束。

約翰遜(Johnson)是愛荷華州立大學(Iowa State University)地質與大氣科學的助理教授,並且是科羅拉多博爾德大學(University of Colorado Boulder)的最新博士後研究助理。Wing是科羅拉多州地質科學副教授。

約翰遜說,他在該專案上的工作始於他與Wing在會議上進行的交談,並從古埃及遠古時代(距今40億至25億年前)瞭解到儲存完好的32億年前的洋殼。西澳大利亞州。先前的研究表明該站點已經有一個很大的地球化學資料庫。

約翰遜加入了Wing的研究小組,親自去看了洋殼-2018年的一次旅行,其中包括飛往珀斯的航班和向北向黑德蘭港附近沿海地區驅車17小時的車程。

在獲取了自己的岩石樣本並挖掘了現有資料庫之後,約翰遜建立了一個氧同位素和岩石中發現的溫度值的橫截面網格。

(同位素是化學元素的原子,原子核中具有相同數量的質子,但中子數量不同。在這種情況下,古老岩石儲存的氧同位素的差異為數十億年前的岩石與水的相互作用提供了線索)

有了基於整體岩石資料的二維網格後,約翰遜建立了一個逆模型,以估算古代海洋中的氧同位素。結果是:與今天的無冰海洋相比,古代海水中每千分之四的重同位素氧(具有8個質子和10箇中子的氧氣,寫為18O)富集了大約4份。

如何解釋隨著時間的推移,重同位素的減少?

Johnson和Wing提出了兩種可能的方法:穿過古代洋殼的水迴圈與當今的海水不同,其高溫相互作用更多,可能會使大量的氧同位素豐富海洋。或者,大陸岩石的水迴圈可以減少海水中重同位素的百分比。

約翰遜說:“我們首選的假設-從某種程度上說是最簡單的-是從32億年前的某個時候開始,陸地從陸地上風化,開始吸收海洋中的重同位素。”

約翰遜說,這種想法認為水在海洋地殼中迴圈的方式不同於今天的方式,從而導致同位素組成的差異“不受岩石的支援”。“我們研究的擁有32億年曆史的洋殼部分看上去就像年輕得多的洋殼一樣。”

約翰遜說,這項研究表明,地質學家可以建立模型並找到解決問題的新的定量方法,即使該問題涉及32億年前的海水,他們也永遠不會看到或取樣。

約翰遜說,這些模型為我們提供了有關生命起源和進化的環境的資訊:“沒有大陸和海拔以上的陸地,最早的生態系統進化的唯一場所將是海洋。”

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