海底地质学家研究 -海洋地质学家

地质学家研究了澳大利亚暴露了32亿年的海洋地壳，并利用这些岩石数据建立了一个量化的古海水反演模型。该模型表明，早期地球可能是一个有着水下陆地的“水世界”。地质学家分析了暴露在澳大利亚陆地上古老的海洋地壳氧同位素数据后说，32亿年前的地球是由水下陆地组成的“水世界”。这个发现有什么意义？地质学家本杰明约翰逊（Benjamin Johnson）和博斯韦尔温（Boswell Wing）在刚刚发表于在线《自然地球科学》（Nature Geoscience）杂志的一篇论文中写道：“一个没有新兴大陆的早期地球就像一个‘水世界’，为地球上生命的起源和进化以及它在其他地方可能存在提供了重要的环境约束”。约翰逊是爱荷华州立大学地质和大气科学的助理教授，也是科罗拉多大学博士后研究员。Wing是科罗拉多州地质科学的副教授。国家科学基金会支持资助他们的研究，美国哲学协会的刘易斯和克拉克资助约翰逊在澳大利亚的实地考察。约翰逊说他这个项目上的工作开始于他跟Wing在会议上的交谈，并了解到来自太古时期西澳大利亚州偏远地区的（40亿至25亿年前）保存完好、有32亿年历史的海洋地壳。以前的研究表明这个遗址已经是一个巨大的地球化学数据库。约翰逊加入了Wing的研究小组并亲自去看了海洋地壳——2018年的一次包含飞往珀斯，然后向北驱车17小时到达黑德兰港附近的沿海地区的旅行。在采集了自己的岩石样本并挖掘了现有数据库之后，约翰逊创建了一个在岩石中发现的氧同位素和温度值的横截面网格。（同位素是一种原子核内质子数相同但中子数不同的化学元素的原子）在这种情况下，远古岩石中保存的不同氧同位素提供了数十亿年前岩石与水相互作用的线索）。当他有了基于全岩数据的二维网格，约翰逊就建立了一个反演模型来估算远古海洋中的氧同位素。其结果是：古代海水中氧的重同位素（含8个质子和10个中子的氧，记为18O）比现在的无冰覆盖的海洋中多出约4/1000。如何解释重同位素随时间的减少？约翰逊和Wing提出了两种可能性：在古代海洋地壳中循环的水与现在的海水不同，现在有更高的温度相互作用使得其富含氧的重同位素。或者，来自大陆岩石的水循环可能降低了海水中重同位素的百分比。约翰逊说：“我们希望的假设，也是从某种程度上说最简单的，是从32亿年前的某个时候开始，陆地从岛屿开始风化，并且开始吸收海洋中的重同位素”。“这种水在海洋地壳中循环的方法不同于今天，从而导致同位素组成的差异，且并不受岩石的支持”。约翰逊说，“我们研究的有32亿年历史的部分海洋地壳看上去就年轻得多”。约翰逊说，这项研究表明地质学家可以通过建立模型然后找到新的定量方法去解决问题，即使这个问题涉及到他们从没看到或取样到的32亿年前的海水。约翰逊还说，这些模型为我们提供了有关生命起源和进化的环境信息：“没有大陆和海拔以上的陆地，最早的生态系统进化的唯一场所是海洋”。期刊参考：Benjamin W.Johnson & Boswell A. Wing. Limited Archaean continental emergence reflectedin an early Archaean 18O-enriched ocean. Nature Geoscience, 2020 DOI:10.1038/s41561-020-0538-9

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