2021-03-13 12:39

新证据证实,古代地球确实是一个宁静的水世界

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要弄清楚地球在生命出现前的早期是什么样子是很困难的。地质侦探现在已经获得了更多的证据,证明它与我们今天生活的星球非常不同。

根据一项对地幔在其漫长历史中的特征的新分析,我们的整个世界曾经被一个巨大的海洋所吞没,只有很少的陆地块或根本没有陆地块。它是一块非常潮湿的太空岩石。

那么这些水到底去哪了?哈佛大学行星科学家董俊杰领导的研究小组称,地幔深处的矿物质慢慢吞噬了古代地球的海洋,形成了今天的地球。

研究人员在他们的论文中写道:“我们计算了地球固态地幔中水的储存能力是地幔温度的函数。”

“我们发现,在一个炎热的早期地幔中,水的储存能力可能比地球地幔目前拥有的水要小,所以今天地幔中额外的水可能存在于早期地球的表面,并形成了更大的海洋。

“我们的结果表明,长期以来认为海洋表面体积在地质时期几乎保持不变的假设可能需要重新评估。”

在地下深处,大量的水被认为以羟基化合物的形式储存着——羟基化合物是由氧原子和氢原子组成的。特别是,这些水被储存在两种高压形式的火山矿物橄榄石中,即含水的石钨矿和菱锌矿。地下深处的wadsleyite样品可能含有约3%重量的水;林伍德石约1%。

先前对这两种矿物的研究将它们置于现代地球地幔的高压和高温下,以计算出它们的储存能力。董先生和他的团队看到了另一个机会。他们收集了所有可用的矿物物理数据,并量化了在更大温度范围内的辉石和菱woodite的储水能力。

结果表明,在较高的温度下,这两种矿物的贮存能力都较低。因为婴儿地球45.4亿年前形成,比今天更为温暖内部(及其内部热量仍在减少,这是非常缓慢,也绝对与外部气候),这意味着地幔的蓄水能力现在比以前高。

此外,随着时间的推移,越来越多的橄榄石矿物从地球的岩浆中结晶出来,地幔的储水能力也会以这种方式增加。

总而言之,储水能力的差异将是显著的,即使该团队的计算是保守的。

研究人员写道:“地球固态地幔的储水能力受到长期冷却的显著影响,因为其组成矿物的储水能力依赖于温度。”

“今天地幔的储水能力是现代海洋表面质量的1.86到4.41倍。”

研究人员发现,如果今天地幔中储存的水大于25亿至40亿年前太古宙时的储水能力,那么地球很可能被淹没,大陆也被淹没。

这一发现与之前的一项研究一致,该研究基于保存在早期海洋地质记录中的丰富的特定氧同位素,发现了32亿年前地球上存在的海洋 的方式土地比现在少。

如果是这样的话,它将帮助我们回答有关地球历史其他方面的热点问题,比如大约35亿年前生命是在哪里出现的。关于生命最初是形成于咸水海洋还是陆地上的淡水池塘一直存在争议;如果整个星球都被海洋所吞没,这个谜团就会解开。

此外,这些发现还可以帮助我们寻找地外生命。有证据表明,我们的宇宙中有大量海洋世界,所以寻找这些潮湿行星的特征可以帮助我们识别潜在的适宜居住的世界。而且,这可能会加强在我们太阳系的海洋世界寻找生命的理由,比如木卫二和土卫二。

更重要的是,它帮助我们更好地理解我们星球的微妙进化,以及最终导致人类出现的奇怪的、通常看起来不适宜居住的转变。

这项研究已经发表在 AGU的进步