地質學家認為早期的地球是一個水世界

地質學家認為早期的地球是一個水世界

地質學家研究已露出的澳洲32億年前的海洋地殼,並利用這些岩石數據建立了一個定量的古海水反演模型。該模型表明,早期地球可能是一個水世界(water world),有淹沒的大陸。這可能會對生命起源產生重大影響。

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地質學家認為早期的地球可能是一個水世界

地質學家Benjamin Johnson和Boswell Wing在Nature Geoscience的線上期刊發表的一篇論文中寫道:一個沒有新興大陸的早期地球可能類似於一個水世界,為地球上生命的起源和進化以及在其他地方的可能存在提供了重要的環境約束。

在採集的岩石樣本並搜尋當地現有地球化學資料庫之後,Johnson創建了一個岩石中發現的氧同位素和溫度值的橫截面網格(cross-section grid)。同位素(Isotopes)是某種特定化學元素之下的不同種類,同一種元素下的所有同位素都具有相同質子數目,但中子數目不同。在這種情況下,古老岩石保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。

一旦有了基於全岩數據的二維網格,Johnson就建立了一個反演模型來估算遠古海洋中的氧同位素。其結論是:古代海水中氧的重同位素(含8個質子和10個中子的氧,記為18O)比今天的無冰海洋多出約千分之4。

如何解釋隨著時間的演化,重同位素的減少?

Johnson和Wing提出了兩種可能的解釋:水在古代海洋地殼中的循環與今天的海水不同,具有更多的高溫相互作用,這可能使海洋富含氧的重同位素。或者,來自大陸岩石的水循環可能降低了海水中重同位素的百分比。

Johnson說:我們更傾向於這樣一種最簡單的假設-陸地上的大陸風化開始於32億年前的某個時候,並開始减少海洋中的重同位素。這些模型告訴我們生命起源和進化的環境-如果沒有大陸和海平面以上的陸地,第一批生態系統進化的唯一地方將是海洋。

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